Организация эксплуатационной работы отделения дороги

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

. ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

. ПРОИЗВОДСТВО ТЯГОВЫХ РАСЧЕТОВ НА УЧАСТКЕ ТОБОЛ-АЙТЕКЕ-БИ

.1 Численный метод

.2 Построение диаграммы удельных равнодействующих сил

.3 Сравнение технических характеристик локомотивов

. ОРГАНИЗАЦИЯ ЭКСПЛУАТАЦИИ ЛОКОМОТИВОВ НА УЧАСТКЕ ТОБОЛ-АЙТЕКЕ-БИ

.1 Расчет инвентарного парка локомотивов и измерителей их работы

.2 Расчет показателей использования

.3 Организация работы локомотивных бригад

.4 Организация ремонта локомотивов

.5 Проектирование зданий, сооружений депо

. СРАВНЕНИЕ ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ПРИМЕНЕНИЯ РАЗЛИЧНЫХ ВИДОВ ТЯГИ НА УЧАСТКЕ ТОБОЛ-АЙТЕКЕ БИ

.1 Эффективность применения электрической и тепловозной тяги

.2 Расчет эксплуатационных расходов и себестоимости грузовых перевозок

.3 Расчет капитальных затрат и эффекта от электрификации участка

.4 Сферы экономически целесообразного применения электрической и тепловозной тяги

. БЕЗОПАСНОСТЬ ТРУДА И ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ

.1 Сопоставимый анализ источников шума локомотивов, используемых в обосновании выбора тяги на участке Тобол-Айтеке-би. Влияние шума на здоровье человека

.2 Нормирование шума, нормирование вредных производственных факторов в локомотивном хозяйстве

.3 Оценить экологичность тепловозного дизеля используемого в обосновании выбора тяги на участке Тобол-Айтеке-би

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

ВВЕДЕНИЕ

Транспорт - один из формирующихся инфраструктуру отраслей экономики. От его состояния зависит развитие отраслевых и территориальных комплексов народного хозяйства, обеспечение взаимосвязей отдельных видов и целостность экономики, ее вхождения в региональные и мирохозяйственные торгово-кооперационные связи.

Транспортный комплекс включает в себя железнодорожный, автомобильный, воздушный, трубопроводный, морской и речной (водный) виды. Согласно данным Агентства Республики Казахстан по статистике за 2002 год доля железнодорожного транспорта в грузообороте всех видов транспорта составила 56,9%; трубопроводного - 27%; автомобильного - 16 %;воздушного - 0,02% и речного - 0,02 %.

В основном данное соотношение объясняется сырьевой структурой и размещением реального производства промышленности и сельского хозяйства Казахстана. Основная товарная продукция, предъявляемая к перевозке, представляет собой массовые насыпные и наливные грузы, такие как уголь, зерно, нефть, руда, минеральные удобрения и т.д., перевозка которых автомобильным транспортом неэффективна.

Географические условия Казахстана, континентального государства - отсутствие выхода к морю, судоходных рек делают практически невозможным осуществление водных перевозок. В то же время из -за обширности территории Казахстана, неразвитости автодорожной инфраструктуры, низкой технической оснащенности воздушного транспорта и, несмотря на бурное развитие трубопроводного транспорта, вот уже более ста лет основным средством перемещения грузов и массовых перевозок населения в стране является именно железная дорога с присущей ей универсальностью, доступностью и относительной дешевизной.

Миссия железнодорожного транспорта в современных условиях заключается в максимальном удовлетворении потребностей экономики во внутригосударственных и межгосударственных перевозках грузов и пассажиров при минимальных издержках.

Уровень соответствия железнодорожного транспорта своей миссии напрямую влияет на развитие экономики государства, так как транспортная составляющая в конечной цене товара и возможность обеспечения своевременных поставок являются немаловажным фактором конкурентоспособности отечественных предприятий.

Деятельность железнодорожных дорог Казахстана с его географическим расположением внутри материка, в центре Евразии во многом зависит от соседних транспортных магистралей. К тому же через территорию страны проходят Трансазиатская, Евроазиатская и частично Транссибирская магистрали. Железные дороги страны связывают ее с Европой через Россию, Персидским заливом - через Иран, с Тихоокеанским побережьем - через Китай. Обращая протяженность трансазиатского маршрута от побережья Тихого океана до границ Западной Европы составляет 11000 км, из них 1800 км проходят по территории Казахстана.

За последние 7 лет большую часть перевозимых национальной железнодорожной компанией грузов составляют: уголь - примерно 44%; руды - около 30% грузов, нефть и нефтепродукты. Традиционно эти перевозки доминируют во внутреннем и экспортном сообщении, доля которых в общем объеме перевезенных грузов по отчетным данным составила 77,7%. В настоящее время железнодорожный транспорт Казахстана в общем располагает необходимой производственной базой и подвижным составом для обеспечения существенного объема перевозок.

Доля отечественного железнодорожного транспорта в ВВП составляет порядка 5 - 6%. Причем, являясь крупнейшим предприятием в республике, железные дороги вносят весомый вклад в государственный бюджет в виде налоговых отчислений.

Таким образом, стальная магистраль играет ведущую роль в экономической жизни республики, в осуществлении межгосударственных и международных перевозок, включая транзит, поддерживая тем самым продвижение страны к свободной рыночной экономике. Связывая не только отдельные территории и регионы республики, но и виды производства в единое экономическое пространство, железнодорожный транспорт по праву является основой становления и процветания Казахстана.

Актуальность.Основными задачами железнодорожного транспорта являются своевременное, качественное и полное удовлетворение потребностей народного хозяйства и населения в перевозках, повышение экономической эффективности его работы. Для выполнения этих задач необходим непрерывный процесс развития материально-технической базы и технического совершенствования всех его хозяйств.

Важное место отводится оборудованию железных дорог устройствами электроснабжения.

Устройства электроснабжения позволяют увеличить пропускную и провозную способность железной дороги, скорость движения поездов, повысить производительность и улучшить условия труда работников железной дороги и, следовательно, снизить себестоимость перевозок.

Электрификация железных дорог является ключевым направлением в развитии железнодорожного транспорта. Она осуществляется как на переменном, так и на постоянном токе. Сейчас наиболее выгодной является электрификация на переменном токе, так как она имеет ряд достоинств по сравнению с электрификацией на постоянном токе.

Цель работы: совершенствование эксплуатационной работы отделения дороги за счет электрификации участка

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

произвести тяговые расчеты на участке;

сравнить технико-экономические показатели применения различных видов тяги на участке;

произвести расчет применения электрической и тепловозной тяги;

определить капитальные затраты и экономический эффект от электрификации участка;

рассмотреть сферы экономически целесообразного применения электрической и тепловозной тяги.

Объект исследования: участок Тобол - Айтеке-би.

1. Теоретическая часть. Опыт других стран

Железные дороги США после Второй мировой войны в основном деэлектрифицировались, в то время как в остальном мире электрификация быстро развивается, чему способствуют национальная политика и государственная поддержка. В США преобладают грузовые перевозки поездами большой массы и длины на значительные расстояния, в Европе и Японии внимание сосредоточено на пассажирских перевозках с высокой скоростью и малыми межпоездными интервалами. Однако исходя из общих характеристик и особенностей работы для США наибольший интерес, в том числе и с точки зрения прогнозирования собственного будущего, представляют железные дороги России и Китая. Огромные территории и обильные природные ресурсы этих стран дают примеры решения проблем, с которыми столкнулись грузовые железные дороги США.

Железные дороги России

В России протяженность Транссибирской магистрали от Москвы до Владивостока превышает 9250 км, и к 2002 г. эта линия была полностью переведена на электрическую тягу. В масштабах США это было бы равноценно электрификации линий бывшей железной дороги New York Central от Нью-Йорка до Чикаго, бывшей Great Northern от Сент-Пола до Сиэтла, бывшей Santa Fe от Чикаго до Лос-Анджелеса, и еще осталось бы несколько сотен километров сверх этого.

По общей протяженности сети железных дорог, равной 85,5 тыс. км, Россия до недавнего времени занимала второе место в мире после США (224 тыс. км), но по длине электрифицированных линий, составляющей около 50 тыс. км, она лидирует в мировом масштабе. Российские железные дороги выполняют большие объемы грузовых и пассажирских перевозок, на них приходится примерно 80 % общего грузооборота страны. Средняя грузонапряженность линий железных дорог России более чем в 5 раз выше, чем на сети железных дорог США. На наиболее интенсивно используемых участках Транссибирской магистрали тяжеловесные грузовые поезда из 100 вагонов проходят каждые 15 мин.

Недавно была утверждена инвестиционная программа дальнейшего развития Российских железных дорог до 2030 г. общей стоимостью примерно 400 млрд. дол. Эти средства будут направлены на реализацию проектов строительства новых линий и модернизацию действующих, в том числе и на электрификацию [1].

Железные дороги Китая

Общая протяженность сети железных дорог Китая в 2009 г. достигла 86 тыс. км, и по этому показателю Китай вышел на второе место в мире, обойдя Россию. Однако по общей длине электрифицированных линий, составляющей около 28 тыс. км, Китай пока еще уступает России.

Объемы грузовых и пассажирских перевозок на железных дорогах Китая быстро растут. И если недавно грузонапряженность здесь была в 3 раза выше, чем на железных дорогах США, то теперь этот разрыв еще больше. В газете Business Week сеть железных дорог Китая названа наиболее интенсивно используемой на планете - она осваивает четверть мирового траффика при всего лишь 6 % мировой протяженности [1].

Китай много тратит на усиление и совершенствование национальной железнодорожной системы. В октябре 2008 г. правительство страны утвердило очередную инвестиционную программу стоимостью около 300 млрд. дол., которую предстоит выполнить к 2020 г. В частности, за это время общая протяженность линий железных дорог Китая должна достичь примерно 120 тыс. км, в том числе электрифицированных - почти 50 тыс. км. Впечатляют планы развития скоростных и высокоскоростных пассажирских сообщений: к указанному сроку длина новых или реконструированных линий, на которых максимальная скорость движения пассажирских поездов будет превышать 200 км/ч, составит 50 тыс. км.

В предшествующие 30 лет экономика Китая росла в 7 раз быстрее, чем железнодорожная сеть, и крупнейшие инвестиции в железнодорожный транспорт, тормозивший развитие страны, являются следствием все более увеличивающегося спроса на перевозки. Промышленность Китая исторически располагалась вдоль побережья, но индустриальный бум пробудил и обладающие богатыми природными ресурсами внутренние регионы, обусловив потребность в адекватном сухопутном транспорте. Несмотря на то что инвестируется развитие как автомобильного, так и железнодорожного транспорта, по совокупности факторов приоритет остается за железными дорогами.

Два фактора - повышение мобильности населения, обусловливающее необходимость в высокоскоростных пассажирских перевозках, и проводимая в стране политика в области энергетики - благоприятствуют электрификации железных дорог, и это при том, что до 1961 г. электрифицированных линий в стране не было вообще. Благодаря интенсивной электрификации удельный (на 1 ткм) расход энергетических ресурсов на тягу поездов с 1980 по 2007 г. снизился на 60 %.

Перспективы для США

Во многих странах мира, помимо России и Китая, доля электрифицированных линий в общей протяженности железных дорог намного превышает имеющую место в США. Так, в Германии этот показатель равен 48 %, во Франции - 45 %, в Японии - 61 %, в Польше - 61 %, в Италии - 65 %, в Швеции - 68 %, в ЮАР - 43 % и даже в Индии - 28 %, уже не говоря о Швейцарии, где он приближается к 100 %.Самым важным лимитирующим фактором электрификации железных дорог является высокая начальная стоимость и необходимость комплексного подхода. Например, чтобы полностью использовать преимущества электрической тяги, недостаточно электрифицировать участки, проходящие в горной местности, например в районах перевала Кахон или хребта Блу Маунтинс; должна быть электрифицирована вся трансконтинентальная магистраль длиной более 3200 км.

В журнале Washington Monthly № 1 за 2009 г. отмечалось, что для обустройства связанной с электрификацией инфраструктуры наиболее загруженных железнодорожных линий США общей протяженностью порядка 57 тыс. км потребуется до 72 млрд. дол. В частности, весьма дорого обходится монтаж контактной сети: в зависимости от ландшафта для этого необходимо от 1 до 1,5 млн. дол. /км.

Эффективность электрификации можно повысить за счет применения локомотивов с комбинированным тяговым приводом, которые могут работать с питанием как от контактной сети, так и от собственной дизель-генераторной силовой установки. Специалисты корпорации General Electric в апрельском (2009 г.) выпуске журнала Journal of Сommerce указывали, что такие локомотивы вполне возможны, но их создание займет по меньшей мере 3 года.

Электрификация весьма выгодна с экологической точки зрения. По мнению специалистов института Millennium Institute, занимающихся вопросами охраны окружающей среды, для защиты экологического будущего США в аспекте наземного транспорта понадобится 250 млрд. - 500 млрд. дол., чтобы электрифицировать все линии, используемые для междугородных пассажирских сообщений, и от 11 тыс. до 22 тыс. км основных грузовых магистралей с доведением скорости движения пассажирских поездов до 200 км/ч, а грузовых - до 160 км/ч. В таком случае появится потенциальная возможность переключить до 83 % грузов, перевозимых в настоящее время автомобильным транспортом, на электрифицированные железнодорожные линии [1].

Кто будет платить?

Россия и Китай имеют национализированные железнодорожные системы и могут использовать ресурсы всей страны. Примерно то же самое, по крайней мере в отношении инфраструктуры железных дорог, можно сказать о странах Европы и Японии. Не отрицая преимуществ, которые представляет некоторое дерегулирование железных дорог, отдельные китайские специалисты признают в то же время, что высокая начальная стоимость железнодорожных проектов неблагоприятна для частных инвесторов, и, таким образом, правительство остается главным источником финансирования таких проектов.

Представители Американской ассоциации официальных лиц в сфере транспорта (AASHTO) поддерживают это мнение и предупреждают, что если федеральное правительство не позаботится о приведении железнодорожного транспорта в такое состояние, которое удовлетворяло бы растущий спрос на перевозки, ему придется нести еще большие расходы на борьбу с перегрузкой автомобильных дорог, заторами, загрязнением воздуха и повышенным энергопотреблением.

Привлечение частного капитала для инвестиций в электрификацию железных дорог затруднено тем, что потенциальные инвесторы опасаются высоких начальных расходов, но при этом не учитывают существенного увеличения пропускной и провозной способности железных дорог, что и является важнейшим доводом в пользу электрификации. Как утверждает один из профессоров университета Harvard, при всех других равных условиях электрическая тяга обеспечивает существенно более высокую пропускную способность, чем тепловозная, так как электровозы быстрее разгоняются и в обычном режиме тяги поддерживают более высокую скорость, что увеличивает пропускную способность не менее чем на 15 %. Большинство магистральных линий США пока не перегружены, но в спонсированных Ассоциацией американских железных дорог (AAR) исследованиях, выполненных в 2007 г., прогнозируется, что к 2035 г. околополовины из них приблизятся к исчерпанию резервов пропускной способности (или даже полностью исчерпают их), если не будет существенно развита их инфраструктура (любопытно, что в этом докладе AAR электрификация не упоминается вообще).

Существует пропускная способность другого рода, которую необходимо учитывать при рассмотрении вопроса об электрификации железных дорог, а именно пропускная способность национальной сети электропередачи. Отключения электропитания в 2003 г. на Среднем Западе и в северо-восточных районах страны показали ненадежное состояние этой сети. Поиск дополнительных источников альтернативной энергии потребует существенного увеличения этой пропускной способности. Руководство железной дороги BNSF изъявляет готовность способствовать этому, предлагая энергетическим компаниям в перспективе использовать полосы отвода ее линий для прокладки высоковольтных линий в целях передачи на расстояние электроэнергии, вырабатываемой ветряными или атомными электростанциями, в обмен на поставки энергии для электроснабжения поездов на электрической тяге.

Местные власти также могут играть роль катализатора электрификации. Запрет администрации Нью-Йорка на использование паровозной тяги в пределах Манхаттана (после аварии с гибелью 15 чел. в 1902 г.), по существу, вынудил руководство железных дорог New York Central и New Haven электрифицировать станцию Гранд-Сентрал и отходящие от нее пути. Администрация Чикаго приняла закон, потребовавший от железной дороги Illinois Central к 1927 г. электрифицировать свои задымленные пригородные линии, проходящие по побережью озера Мичиган. Аналогичным образом могли бы сейчас поступить, например, власти Лос-Анджелеса или всего штата Калифорния, чтобы положить конец загрязнению окружающей среды выхлопными газами тепловозных дизельных двигателей.

В этом нет ничего невозможного. В 2005 г. в Калифорнии было подписано соглашение с железными дорогами BNSF и Union Pacifc об уменьшении загрязнения воздуха. Этим соглашением предусмотрено, в частности, сокращение длительности работы тепловозных дизелей на холостом ходу, для чего все тепловозы должны были в течение 3 лет быть оснащены соответствующим оборудованием. Кроме того, предписано заправлять тепловозы только низкосернистым (не более 15 частей на миллион) дизельным топливом (это предписание вышло намного раньше соответствующего решения на федеральном уровне). За нарушение данного соглашения железным дорогам грозят существенные штрафы.

Помимо выгод непосредственно для железных дорог, электрификация имеет положительный эффект с точки зрения экономии энергии, экологии и т. п. в национальном масштабе. Согласно расчетам Агентства по охране окружающей среды США (ЕРА), при перевозке контейнеров на расстояние более 1600 км внедрение такой схемы, при которой грузовые автомобили подвозят контейнеры к ближайшей железнодорожной станции, а далее перевозка осуществляется по железной дороге, может уменьшить расход топлива и выделение парниковых газов на 65 %. Поскольку к 2020 г. в США ожидается увеличение объема грузовых перевозок на 57 %, потенциальная значимость такой интермодальной схемы может еще более возрасти.

Основываясь на результатах динамического имитационного моделирования, специалисты Millennium Institute говорят, что реализация предлагаемой ими программы крупных инвестиций в электрификацию железных дорог и в применение возобновляемых источников энергии через 20 лет увеличит на 13 % ВВП страны, добавит 175 млн. рабочих мест, уменьшит на 38 % выделение парниковых газов и снизит на 22 % потребление жидкого топлива.

О перспективах массовой электрификации железных дорог США еще рано говорить с полной уверенностью, но страна нуждается в рассмотрении и планировании своей будущей транспортной системы. Нефтяные ресурсы будут непрерывно уменьшаться, а внимание к окружающей среде продолжит расти. Железнодорожный транспорт обладает многими преимуществами, но их использование требует существенного улучшения организации эксплуатационной деятельности и нового мышления, особенно в отношении интермодальных перевозок. Это новое мышление уже проявляется в дискуссиях о совершенствовании пассажирских сообщений [1].

2. Производство тяговых расчетов на участке Тобол-Айтеке-би

В тяговых расчетах применяют следующие методы решения дифференциального уравнения движения поезда: аналитический, графический, численный и машинный. Общей для всех этих методов теоретической основой служит решение уравнения движения в форме задачи Коши.

Решение задачи, выполненное по всем правилам математики и механики, может оказаться неприемлемым с точки зрения безопасности и технологии производства. Очевидно, проблема эксплуатационной надежности и оптимальности перевозок также является общей для всех методов расчета движения поездов и должна решаться в тяговых расчетах.

2.1 Численный метод

Для тяговых расчетов на ЭВМ дискретного действия используют численные методы интегрирования уравнения движения поезда, расхода топлива и электроэнергии на тягу, нагрева обмоток электрических машин. В принципе они аналогичны аналитическому и графическому методам. Различия состоят лишь в математической формализации зависимостей  и решения уравнения движения поезда, поэтому рассмотрим только теоретические основы применяемых численных методов и выведем расчетные уравнения.

Сущность их заключается в замене нелинейного дифференциального уравнения движения поезда линейным дифференциальным, решением которого с достаточной для практики точностью приближается к решению нелинейного уравнения, т. е. в линеаризации уравнения движения путем замены его линейным дифференциальным уравнением с постоянными коэффициентами. Основным допущением, позволяющим производить линеаризацию, является, как и в ранее рассмотренных методах, принцип малых отклонений входящих в уравнение координат от тех значений, которые приняты в качестве исходных для линеаризации.

Известно много различных методов численного интегрирования дифференциальных уравнений: Чаплыгин, Адамса, Рунге-Кутта и др. Эти методы обеспечивают сравнительно высокую степень точности, но требуют большого объема подготовительных работ. В тяговых расчетах используют менее точные, но более простые - метод Эйлера и разложения функции  в ряд Тейлора, а зависимости описываются полиномами.

Метод Эйлера применяется в системе автоведения поезда, а интегрирование по независимой переменной времени позволяет использовать его для скоростей движения во всем диапазоне тяговых характеристик и рассчитывать периодичность нагрузок тяговых подстанций при электротяге потока поездов. Разложение функции в ряд Тейлора применяется при тяговых расчетах для разработки графика движения поездов.

Для любого метода численного интегрирования расчет конечно-малых приращений времени  производится по формуле

                                       (1)

2.1.1 Метод Эйлера

Чтобы найти численную зависимость v (s) за период времени от  до , если известна начальная скорость движения v0 (s) в начальный момент времени , и уравнение движения в общем виде

                   (2)

Преобразуем его в . Правую часть уравнения (равнодействующую силу) будем считать постоянной в пределах каждого интервала (шага интегрирования).

Период времени ,  (рис. 1.) разделим на n равных частей и обозначим шаг вычислений

                (3)

Рисунок 1. Построение ломаной Эйлера.

Производную в каждой точке кривой v (t) заменим отношением конечных разностей, тогда будем иметь , а для каждого шага вычислений:

 при                             (4)

 при                             (5)

 при      (6)

локомотив электрический тепловозный тяга

Такая замена равносильна тому, что искомая функция на шаге  заменяется касательной, например для интервала () касательная , образующая с осью времени угол α, тангенс которого равен . Для следующего шага () касательная проводится к кривой , но не от точки b, а от точки b′ имеем касательную b′с′. Ряд сопряженных касательных образует «ломанную Эйлера» - а b′с′… Очевидно, сущность метода заключается в аппроксимации интегральной кривой  последовательно сопряженными касательными.

Для вычисления фазовых координат поезда перепишем конечные разности на отрезках, разрешенные по скорости в концах отрезков:

;

;

…..……………..           (7)

;

.

Решение задачи заключается в определении  по заданным , , , в определении  по полученным на предыдущем шаге , ,  и т. д. Для упрощения будем рассматривать движение по прямому горизонтальному пути . Правую часть уравнений можно определить по средней скорости в каждом интервале и найти производные ;  и т. д., или .

Тогда окончательно на j-м интервале получим:

.                               (8)

Скорости на всем промежутке  определяются так:

;

;                                    (9)

……………………

.

При интегрировании уравнения  по скорости найдем проходимый путь:

;

;                                        (10)

…………………

.

2.1.2 Решение уравнения движения разложением в ряд Тейлора

Как известно, функция  разлагается в ряд Тейлора:

,           (11)

где - остаточный член ряда.

Напишем уравнение движения в форме  и разложим в ряд Тейлора:

                              (12)

По методике ПТР разложение в ряд Тейлора производят до третьего члена включительно, а в качестве независимой переменной интегрирования уравнения движения принимаются при малых скоростях и  при высоких. Объясняется это тем, что при высоких скоростях равнодействующая сил имеет малые значения, поэтому время  неограниченно возрастает, что повышает погрешность вычислений. При независимой переменной разложение функции v (s) в ряд Тейлора приобретает вид

,                                     (13)

или в сокращенной записи

.                         (14)

Так как расчеты ограничиваются третьим членом ряда, то формула (14) обеспечивает достаточную точность при соблюдении условий:

а) при малых скоростях (до 15-25км/ч) и интегрировании по скорости принимают

 ,                                (15)

где -средняя скорость в интервале;

б) при более высоких скоростях

; =3÷5км/ч;                               (16)

; =0,1÷0,5км/ч;                               (17)

где -допускаемая скорость.

2.1.3 Представление характеристик полиномами

При производстве тяговых расчетов методом численного интегрирования тяговые, тормозные, токовые и другие характеристики представляют в форме алгебраических полиномов или таблиц. Аппроксимация характеристик полиномами исключает необходимость использования сведений о характеристиках в форме кусочно-линейных данных, что разгружает память и упрощает систему автоведения поезда. Методика построения полиномов определяется графической формой различных частей тяговых характеристики и желаемой степенью точности расчетов.

Для всех локомотивов ограничение силы тяги по сцеплению (линия аb на рис.2.) описывается формулой:

,                          (18)

где , , , , -составляющие эмпирических формул коэффициента сцепления в зависимости от вида тяги, рода тока, серии локомотива.

Рисунок 2. Участки тяговой характеристики локомотива, аппроксимируемые полиномами.

Ограничения силы тяги, имеющие линейную зависимость (линия bc), описываются уравнением прямой на плоскости

                                                (19)

Ограничения силы тяги по возбуждению тяговых двигателей (кривая cd)

                                        (20)

Тяговые характеристики тепловозов, помимо зон ограничений по сцеплению и току, имеют сложную конфигурацию, и поэтому лучше использовать табличные данные. Токовые характеристики тепловозов, например ТЭ10Л, описываются тремя полиномами для кривых  при ПП, ОП1 и ОП2 в форме

                                          (21)

Токовые характеристики электровозов постоянного тока (рис. 3а) в зоне скоростей 0-va фиксируются координатами

;

для электровозов переменного тока (рис. 3б) в зоне скоростей 0-vп - по формуле:

                                                (22)

а)                                                   б)

Рисунок 3. Участки токовых характеристик, аппроксимируемых полиномами электровозов:

а - постоянного тока; б - переменного тока.

Для электровозов постоянного тока в зоне а - b и переменного тока в зоне  - с соответственно токи  и  аппроксимируются полиномами:

;             (23)

Тепловые характеристики  и  аппроксимируются полиномами типа  и .

Расход топлива на тягу поезда тепловозом можно аппроксимировать полиномом в форме

                              (24)

Основные удельные сопротивления движению аппроксимируются полиномами третьей степени. Если заданы характеристики поезда, то для расчетов необходимо привести их к общему виду. Зная основное удельное сопротивление локомотива и вагонов можно найти удельное сопротивление движению поезда:

                                     (25)

2.2 Построение диаграммы удельных равнодействующих сил

Для описания поведения подвижного состава необходимо определить число степеней свободы поезда. В тяге поездов учитывается только управляемое движение, а неуправляемым движением пренебрегают. К неуправляемым движениям относят поперечные движения в рельсовой колее, продольные движения в зазорах автосцепок, вертикальное перемещение при колебаниях обрессоренного веса и др. Так как поезд может перемещаться только вдоль рельсов, то он имеет одну степень свободы. Рельсовый путь является единственной внешней силой, которая удерживает поезд и влияет на управляемое движение подвижного состава. Локомотив и вагоны находятся на постоянном расстоянии друг от друга и двигаются поступательно, поэтому для описания поведения поезда достаточно знать только те силы, которые совпадают с направлением движения поезда или противоположны ему. Такими силами являются касательная сила тяги, тормозная сила поезда, сила сопротивления движению поезда. Процесс движения поезда по участку с разнообразным профилем пути характеризуется тремя режимами работы локомотива: тяга F, холостой ход (выбег) Wх, торможение ВТ. В режиме тяги равнодействующая сила определяется величиной (F - W). При холостом ходе движение происходит за счет ранее накопленной кинетической энергии, и равнодействующая определяется величиной - WX. При торможении вводится в действие тормозная сила, равнодействующая при этом равна - (WХ + ВТ).

Для построения диаграммы удельных равнодействующих сил предварительно составляется таблица для трех режимов ведения поезда по прямому горизонтальному участку:

а) для режима тяги

б) для режима холостого хода

в) для режима торможения: при служебном торможении

г) при экстренном торможении

Основе удельное сопротивление всего поезда при движении локомотива холостым ходом подсчитывается по формуле:

 , Н/кН                                 (26)

где Р - расчетная масса локомотива, т;

Q - масса состава, т.

Величины - определяются указанным путем для скоростей, начиная с 10км/ч и выше. Значения этих величин при V = 0 принимаются такими, как при V = 10км/ч.

Удельные тормозные силы поезда в Н/кН вычисляются по формуле:

, н/кн                                   (27)

где  - расчетные коэффициент трения колодок о колесо:

при чугунных колодках

            (28)

при композиционных

                             (29)

- расчетный коэффициент состава в кН/Кн

,                 (30)

где  - число осей группы вагонов

kР - расчетные силы натяжения тормозных колодок соответственно на ось 4, 6 , 8-осных вагонов (при чугунных колодках кН/ось, при композиционных колодках кН/ось);

s - доля (не %о!) тормозных осей в составе.

При определении расчетного тормозного коэффициента грузового поезда на спусках до 20% масса и тормозные средства локомотива обычно не учитывают.

Тяговые расчеты были проведены на ЭВМ и полученные данные сведены в таблицы 1-4.

Таблица 1

Результаты тяговых расчетов. Нечетное направление. Участок: Айтеке би - Тобол. Серия локомотива: ТЭ10МGE. Масса поезда: 4000т

Таблица 2

Результаты тяговых расчетов. Четное направление. Участок: Айтеке би - Тобол. Серия локомотива: ТЭ10МGE. Масса поезда: 4000т

Таблица 3

Результаты тяговых расчетов. Четное направление. Участок: Айтеке би - Тобол. Серия локомотива: ВЛ80С. Масса поезда: 4000т

Таблица 4

Результаты тяговых расчетов. Нечетное направление. Участок: Айтеке би - Тобол. Серия локомотива: ВЛ80С. Масса поезда: 4000т

2.3 Сравнение технических характеристик локомотивов

Электровоз ВЛ80С со ступенчатым регулированием напряжения и реостатным торможением предназначен для эксплуатации на магистральных железных дорогах, электрифицированных на однофазном токе промышленной частоты с номинальным напряжением 25кВт.

Технические характеристики электровоза следующие:

Номинальное напряжение, кВт.................................................................25

Частота питающего напряжения, Гц........................................................50

Формула ходовой части ..................................................................2(20-20)

Ширина колеи, мм..................................................................................1520

Передаточное отношение зубчатой передачи....................................88/21

Конструкционная скорость, км/ч............................................................110

Масса с 0,67 запаса песка, т................................................................194±4

Наибольшая допустимая нагрузка от оси колесной пары на рельсы, кН......5

Высота оси автосцепки от уровня головки рельса при новых бандажах, мм…......…………………………………………………………...1040-1080

Диаметр колеса по кругу катания при новых бандажах, мм..............1250

Тяга

Часовой режим

Мощность на валах тяговых двигателей, кВт.....................................6520

Сила тяги, кН............................................................................................442

Скорость, км/ч........................................................................................51,6

Продолжительный режим

Мощность на валах тяговых двигателей, кВт.....................................6160

Сила тяги, кН............................................................................................400

Скорость, км/ч.........................................................................................53,6

К. п. д. не менее........................................................................................0,84

Коэффициент мощности на 33-й позиции регулирования напряжения, не менее............................................................................................................0,866

Торможение

Продолжительный режим

Мощность рассеивания тормозных резисторов, кВт, не менее.........5480

Тормозное усилие, кН при скорости, км/ч, не менее:

....................................................................343

....................................................................215

....................................................................196

Электровоз состоит из двух однотипных секций, работающих по системе многих единиц (СМЕ). Электровоз оборудован системой, позволяющей управлять тремя секциями или двумя электровозами по СМЕ.

Дизель 10Д100 тепловоза 2ТЭ10М состоит из двух турбокомпрессоров и одного центробежного нагнетателя, которые обеспечивают повышенный наддув. Главный генератор имеет принудительную вентиляцию. Кузов тепловоза опирается через раму на две трехосные тележки, которые оборудованы возвращающими устройствами. Привод вспомогательных электрических машин осуществляется через редукторы. Тепловоз оборудован воздухопенной пожарной установкой с автоматической сигнализацией.

Технические характеристики тепловоза следующие:

Мощность по дизелю, л. с...................................................................2*300

Сцепной вес, т.......................................................................................2*130

Нагрузка от оси на рельс, Т..................................................................21,65

Осевая характеристика.....................................................................2(30-30)

Сила тяги, кГ.....................................................................................2*26000

при длительной скорости, км/ч.................................................................24

Конструкционная скорость, км/ч............................................................100

База секций тепловоза, мм………………………………………..12800

Запасы, кг:

топлива...........................................................................................2*6300

масла...............................................................................................2*1500

воды................................................................................................2*1450

песка..................................................................................................2*910

Диаметр движущихся колес, мм............................................................1050

Передаточное отношение тягового редуктора..................................15*68

Тормозной компрессор .........................................................................КТ-7

Производительность, м3/мин...................................................................5,3

Частота вращения вала дизеля, об/мин..................................................850

3. Организация эксплуатации локомотивов на участке Тобол-Айтеке би

.1 Расчет инвентарного парка локомотивов и измерителей их работы

Инвентарный парк депо включает в себя локомотивы и моторвагонный подвижной состав, находящиеся в распоряжении депо и вне распоряжения депо:

,                                        (31)

где Мрд - парк в распоряжении депо;

Мврд - парк вне распоряжения депо.

Парк в распоряжении депо состоит из эксплуатируемого и неэксплуатируемого парка:

,                                           (32)

где Мэ - эксплуатируемый парк;

Мнэ - неэксплуатируемый парк.

Таким образом, чтобы определить парк в распоряжении депо, надо рассчитать эксплуатируемый и неэксплуатируемый парк. Расчет эксплуатируемого парка грузовых локомотивов при заданном числе пар поездов, участковых скоростях движения, длине участков обращения рекомендуется производить по коэффициенту потребности: [3, 4].

,                                             (33)

где Кп - коэффициент потребности локомотивов на пару поездов

N - количество пар поездов на участке.

л;             л

Коэффициент потребности зависит от времени полного оборота локомотива и определяется так:

,                                                   (34)

где Тоб - время полного оборота локомотива, ч

;           

Время полного оборота локомотива:

,                                      (35)

где - суммарное время хода по участкам, ч;

- суммарное время нахождения локомотива в пунктах оборота, ч;

 - время простоя локомотива с поездом (без отцепки) на станции основного депо, ч.

Время простоя локомотивов в пунктах оборота затрачивается на отцепку, проследование к пункту технического обслуживания, техническое обслуживание (в одном из пунктов), ожидание поезда, приемку - сдачу, следование в парк отправления, прицепку, пробу тормозов. Оно зависит от продолжительности каждой из указанных технологических операций. По среднесетевым данным время простоя в пунктах оборота (без учета времени на техническое обслуживание и ожидание поезда) при электрической тяге равно 0,8 ч, при тепловозной тяге - 1 ч.

Время ожидания поезда обратного направления зависит от числа пар поездов и может приниматься для грузовых локомотивов в пределах 0,5-1,5 ч.

Рассчитаем оборот локомотивов для двух направлений:

=0,83+1,43+1,58+3,53+0,58=7,95ч-четное направление;

=3,53+1,58+2,06+0,83=7,7ч - нечетное направление;

=0,83+2,15+1,58+5,3+0,58=10,44ч-четное направление;

=5,07+1,58+2,06+0,83=9,54ч- нечетное направление.

где -время пребывания на станции Тобол;

 - время хода по участку Тобол-Айтеке би;

 - время пребывания на станции Арка;

 - время пребывания по участку Арка-Айтеке би;

 - время хода на станции Айтеке би.

Время пребывания локомотива на станции Тобол

=0,25+0,25+0,33=0,83ч.

Время пребывания локомотива на станции Арка

=0,25+0,33+1,0=1,58ч.

Время пребывания локомотива на станции Айтеке-би

=0,25+0,33=0,58ч.

Время хода грузовых поездов по участкам:

- четное направление, ВЛ80С

- нечетное направление, ВЛ80 С

- четное направление, ТЭ10MGE

- нечетное направление, ТЭ10MGE

- четное направление, ВЛ80С

- нечетное направление, ВЛ80 С

- четное направление, ТЭ10MGE

- нечетное направление, ТЭ10MGE

Время полного оборота локомотивов:

7,95+7,7=15,65ч;           10,44+9,54=19,98ч.

Для характеристики объема работы и качества использования локомотивов и моторвагонного подвижного состава, планирования и финансирования расходов по перевозкам, а также для оценки эксплуатационной работы локомотивного хозяйства и его линейных предприятий применяют систему количественных и качественных показателей.

Количественными показателями работы локомотивов являются: пробеги в локомотиво-километрах; время работы в локомотиво-часах, объем перевозок в тонно-километрах брутто. Количественные показатели работы локомотивов зависят от объема и вида перевозок, организации эксплуатационной работы и технического оснащения, железных дорог. Величины этих показателей служат основанием для определения парка локомотивов, программы ремонта, потребности в топливно-энергетических ресурсах, численности работников и эксплуатационных расходов [5, 6].

Качественными показателями, характеризующими степень использования локомотивов, являются: расчетная, средняя, унифицированная и критическая масса поезда; техническая, участковая, ходовая и маршрутная скорость; среднесуточный пробег локомотива, полный и эксплуатационный оборот локомотива, коэффициент потребности локомотивов. Улучшение качества использования локомотивов оказывает большое влияние на повышение эффективности работы локомотивных депо и в целом железных дорог, приводит к снижению себестоимости перевозок и повышению производительности труда, сокращению потребности в подвижном составе и средствах на его приобретение и развитие постоянных устройств локомотивного и вагонного хозяйства, уменьшению численности контингента работников и т. д. Для примера рассмотрим некоторые показатели работы локомотивов. Линейный пробег локомотива во главе поездов за определенный период времени:

 ,                                            (36)

где - количество локомотивов;

 - Путь, пройденный локомотивами, км;

- удвоенная длина участка обращения локомотивов, км;

 - количество пар поездов на участке за сутки;

 - количество дней в периоде, за который определяется пробег.

Годовой пробег локомотивов:

,                                       (37)

локомотиво-км;

 локомотиво-км.

Месячный пробег:

,                                       (38)

 локомотиво-км;

 локомотиво-км.

Суточный пробег:

,                                            (39)

 локомотиво-км;

 локомотиво-км.

Среднесуточный пробег:

,                                                         (40)

км;                км.

Суточный бюджет полезного времени работы локомотива есть отношение времени движения локомотива с поездом за один полный оборот ко времени полного оборота за сутки:

,                                             (41)

где - время движения локомотив с поездом за один полный оборот, ч;

 - время полного оборота, ч.

ч;       ч.

Время работы в чистом движении:

, ч,                                                (42)

где - техническая скорость, можно принять =

;                        

Маршрутная скорость движения поездов:

                                            (43)

Объем перевозок в тонно-километрах брутто является важнейшим показателем, характеризующим перевозочную работу, выполняемую депо. Работа локомотив за сутки (в среднем):

,                                              (44)

где - среднесуточный пробег одного локомотива, км;

 - масса состава брутто, т.

т*км брутто;

 т*км брутто.

Работа локомотивов депо за год:

,                          (45)

где ∑- годовой пробег локомотивов депо, км.

 т*км брутто;

 т*км брутто.

Полученные данные сводим в таблицу 5, 6.

Таблица 5

Показатели объема эксплуатационной работы локомотивного депо

Таблица 6

Качественные показатели локомотивов

3.3 Организация работы локомотивных бригад

Локомотивные бригады данного депо обслуживают локомотивы на некотором полигоне дороги, включающем один или несколько участков обслуживания, примыкающих к депо.

Участки обслуживания по протяженности разделяют на два вида: 1 - короткие и 2 - длинные. На коротких участках локомотивы обслуживаются бригадами без предоставления им отдыха в пунктах оборота, так как . Длина такого участка:

,                                    (46)

где  - максимально допустимое время непрерывной работы бригады;

 - суммарное время работы бригады в обоих пунктах смены (конечных пунктах участка обслуживания) с учетом времени ожидания работы после вызова в пункте оборота бригад.

Рисунок 4. Схема обслуживания поездов бригадами и способ обслуживания

где- оборотное депо;

- пункт смены локомотивной бригады;

- - - - оборот локомотива;

 - оборот локомотивной бригады.

Технико-экономические расчеты показывают, что целесообразнее работу бригад организовать на участках обслуживания в 2 раза приводит к увеличению маршрутной скорости движения поездов примерно на 5-6%. Производительность труда локомотивных бригад при переходе от участков обслуживания 1 вида к участкам 2 вида возрастает более чем на 9 %, так как уменьшается доля вспомогательного и подготовительно-заключительного времени в общем рабочем времени бригады [6].

Способы обслуживания локомотива бригадами: сменный - предусматривающий обслуживание локомотива очередными сменными бригадами, назначаемыми на работу по мере окончания отдыха; прикрепленный - предусматривающий обслуживание локомотива определенным количеством постоянно прикрепленных к нему бригад, сменяемых поочередно, после окончания отдыха в пункте жительства, где происходит их смена; турный - когда локомотив обслуживается несколькими постоянно закрепленными за ним бригадами, из которых две находятся в поездках вместе с локомотивом, поочередно работают и отдыхают в специально приспособленном для жилья бригад пассажирском вагоне, следующем все время с локомотивом. Этот способ обслуживания применяется при командировках локомотивов с бригадами на другие дороги, на строящихся железных дорогах, при опытных поездках.

При сменном обслуживании локомотивов возможны следующие способы организации их работы:

по принципу обслуживания видов движения - раздельное, когда грузовое и пассажирское движение обслуживается отдельными бригадами, и совместное, при котором грузовое и пассажирское движение обслуживается одними и теми же бригадами;

по схемам обслуживания участков - плечевая и накладная езда. При плечевой езде весь объем поездной работы на участке обслуживания выполняют локомотивной бригады одного основного депо.

Прикрепленный способ обслуживания локомотивов применялся как основной при паровой тяге, при этом ограничивалась протяженность участка работы локомотива без отцепки от поезда, а в пунктах оборота, если предоставлялся отдых бригаде, локомотив обрекался на простой.

Конструктивные особенности электровозов и тепловозов, укрепление и развитие ремонтной базы, и повышение квалификации работников локомотивного хозяйства дали возможность перейти к наиболее прогрессивному обслуживанию локомотивов сменными локомотивными бригадами.

Применение сменного обслуживания позволило организовать работу локомотивов без отцепки от поезда на участках значительной протяженности - до 1000км и более, своевременно предоставлять бригадам дни отдыха нормальной продолжительности, отдых перед поездками, обеспечивать равномерную их нагрузку, точно выполнять месячную норму рабочих часов, ликвидировать простои локомотивов, связанные ранее с предоставлением бригадам отдыха в оборотных и основных депо.

При сменном обслуживании тепловозов и электровозов для поддержания их в исправном состоянии потребовалось коренным образом изменить систему их технического обслуживания.

Локомотивы, занятые на маневровой, вывозной, хозяйственной работе, а также электро - и дизель-поезда обслуживаются прикрепленными локомотивными бригадами [6,7].

Обслуживание локомотивов грузового и пассажирского движения прикрепленными бригадами осуществляется с разрешения МТИК. Такое обслуживание целесообразно на коротких тяговых плечах, когда время оборота локомотива не превышает допустимую продолжительность непрерывной работы бригады (7-8ч). Число бригад, прикрепленных к одному локомотиву,

,                              (47)

где - время рабочего оборота бригады, ч;

 - среднемесячный за год фонд рабочего времени одной локомотивной бригады, бригадо-ч;

 - эксплуатируемый парк локомотивов.

Прикрепление бригад к локомотивам производится директором депо. Прикрепленные локомотивные бригады несут ответственность за техническое содержание вверенного им локомотива, его исправность и сохранность. Участие локомотивных бригад в техническом обслуживании ТО-2 и ТО-3, текущих ремонтах прикрепленных локомотивов регламентируется директором депо с учетом местных условий.

Один из наиболее опытных, квалифицированных и авторитетных машинистов прикрепленных бригад назначается ответственным (старшим). Он осуществляет руководство прикрепленными бригадами по уходу за локомотивом, проверяет полноту и качество технического обслуживания и текущего ремонта, выполняемого слесарями и локомотивными бригадами, участвует в приемнике локомотива после текущих ремонтов и ТО-3 и т. п.

Для повышения ответственности сменных локомотивных бригад за выполнение ТО-1 и содержание локомотивов в эксплуатации в ряде депо при этом способе обслуживания вводят должности старших машинистов, к которым прикрепляют несколько локомотивов для проведения периодического контроля за их содержанием сменными бригадами, выполнения ремонтного обслуживания и т. д.

Хороший эффект дает комбинация сменного и прикрепленного способ обслуживания локомотивов бригадами. Для этого в депо создают микроколоны локомотивных бригад (до 10 бригад), за которыми закрепляют для обслуживания 2-3 локомотива.

При таком способе обслуживания локомотивов проявляются положительные стороны обслуживания локомотивов постоянно прикрепленными бригадами и в то же время локомотивы не простаивают в оборотных пунктах в ожидании окончания отдыха бригад: в этих пунктах локомотив принимает отдохнувшая бригада микроколоны, прибывшая сюда ранее с другим локомотивом, закрепленным за данной микроколоной.

Нормирование труда и отдыха. Локомотивная бригада обязана явиться на работу в установленное время в работоспособном состоянии. При явке на работу к дежурному по депо бригада знакомится с последними приказами и распоряжениями в книге приказов и расписывается в их знании, а также делает запись в техническом формуляре о содержании последних. Затем бригада направляется в медпункт, где после прохождения медосмотра врач ставит в маршруте машиниста специальный штамп « Медосмотр произведен ».

При приеме локомотива в депо машинист должен лично осмотреть экипажную часть локомотива, ознакомиться с записями в Журнале технического состояния локомотива формы ТУ-152 и убедиться, что все ранее указанные в нем неисправности локомотива устранены, проверить его соответствие ПТЭ, установить скоростемерную ленту и только после этого приводить локомотив в движение.

При приемке локомотива на станционных путях от прибывшей бригады, кроме ранее перечисленных работ, принимающая бригада проверяет работу радиосвязи, АЛС, фиксирует показания счетчиков расхода электроэнергии или дизельного топлива и др. Кроме того, принимающая бригада оценивает качество технического обслуживания ТО-1 сдавшей бригадой.

По прибытии на станцию оборота бригада сдает локомотив. Перед сдачей машинист обязан сделать запись в журнале формы ТУ-152 об обнаруженных им неисправностях, снять скоростемерную ленту, зафиксировать расход топлива или электроэнергии.

После сдачи локомотива на станции основного депо бригада является к дежурному депо, сдает ему маршрут и уточняет время явки на следующую поездку, после чего поездка считается завершенной, а бригада отправляется домой на отдых.

Во время поездки бригада обязана строго выполнить цикл работ по поддержанию в нормальном техническом состоянии локомотива, который предусмотрен техническим обслуживанием ТО-1. Во всех случаях выхода из строя агрегатов локомотива, вызвавших остановку поезда на перегоне или промежуточной станции, машинист докладывает по радиосвязи поездному диспетчеру о случившемся и с учетом обеспечения безопасности движения принимает все меры для следования локомотива с поездом до станции смены бригад, когда невозможно ничего сделать, требует подсылки резервного локомотива.

Контроль за работой локомотивных бригад осуществляют машинист-инструктор, заместитель директора депо по эксплуатации, работники ревизорского аппарата отделения (РБТ).

Результаты проверки должностными лицами качества работы локомотивных бригад фиксируется в формуляре. Формуляры выдаются каждому машинисту и его помощнику. Наличие формуляра у бригады во время поездки обязательно. Формуляры периодически проверяет директор депо и по результатам записей в них принимает определенные решения.

В случае грубых нарушений приказом начальника отделения дороги или начальника дороги машинисты могут лишиться прав управления локомотивом.

Месячный бюджет времени, включенный в явочный штат, можно расчленить на следующие составляющие: рабочее время; время отдыха в оборотном и в основном депо (домашний отдых); время выходных дней.

Нормирование этих элементов ведется в соответствии с Положением о рабочем времени и времени отдыха работников железнодорожного транспорта и Кодекса законов о труде.

Каждая локомотивная бригада обязана выработать в течение месяца положенную норму часов , которая определяется по каждому конкретному месяцу из расчета 41-часовой рабочей недели.

Для всех локомотивных бригад, кроме маневровых, вывозных и хозяйственных, применяются суммарно-помесячный учет рабочего времени, предусматривающий суммирование нарастающим итогом рабочего времени за каждую очередную выполненную поездку. Маневровые, вывозные и хозяйственные бригады работают по графикам с фиксированным временем начала и окончания смен, продолжительность которых составляет 12ч, а в некоторых депо - 8ч.

Рабочее время бригады считается от момента явки к месту постоянной работы по расписанию, наряду или вызову и до сдачи локомотива.

Время работы локомотивной бригады по обслуживанию пары поездов  можно назвать рабочим оборотом локомотивной бригады.  включает следующие затраты рабочего времени:

основное время  - ведение поезда по участку с учетом простоев на промежуточных станциях в ч,

                                                  (48)

где -протяженность участка работы бригады, км;

- средняя участковая скорость на участке , км/ч.

Вспомогательное время  - передвижение локомотива от контрольного поста (включая время на отметку маршрута машиниста на контрольном посту) до состава, прицепка к составу; опробование тормозов поезда; передвижение локомотива от состава на контрольный пост оборотного пункта (включая время на отметку маршрута); получение и сдача грузовых документов на станции, получение и сдача грузовых документов на станции, получение разрешения на отправление поезда, справки о тормозах, письменного предупреждения;

время регламентированных технологических перерывов - ожидание отправления поезда после опробования тормозов до момента отправления, установленного расписанием;

подготовительно-заключительное время - прием, экипировка и сдача локомотива и другие действия, выполненные бригадой в основном депо до прохода локомотивом контрольного поста при возвращении локомотива в депо от состава, а также прохождение локомотивной бригадой медицинского осмотра [8].

При работе со сборными поездами в обороте бригады учитывается время для маневровой работы на станциях.

На рисунке представлена схема полного оборота локомотивной бригады  по обслуживанию пары поездов i-j. Это время исчисляется от момента прихода бригады на работу в пункте жительства до момента окончания работы в этом же пункте , т. е. включает время отдыха бригады в пункте ее оборота , если таковой предоставляется. На схеме (см. рис. 19)  - время приема и сдачи локомотива соответственно в основном и оборотном пунктах смены бригад (поезд i); ; - то же, но соответственно в оборотном и основном пунктах смены бригад (поезд j);  время следования по участку работы бригады соответственно с поездом i и j;- время отдыха бригады в оборотном пункте.

Время приема и сдачи локомотива в пунктах смены бригад включает .

Полный оборот бригады:

= ++++++                       (49)

В элементах оборота  может быть время ожидания работы . Это время определяется по формулам или графикам.

ч;

ч,

ч;

ч,

ч;

ч.

Отдых бригаде в пункте оборота  предоставляется, если >продолжительностью не менее половины предшествующего рабочего времени :

; ++                              (50)

Если 4ч, отдых в оборотном депо может предоставляться менее половины предшествующей работы, но не менее 1ч.

По завершении очередной поездки локомотивной бригаде предоставляется отдых в пункте жительства (отдых в основном депо). Продолжительность такого отдыха после обслуживания пары поездов

.

В случае опоздания поездов, а также в целях регулировки работы бригад продолжительность отдыха в основном депо может быть сокращена на 25% с последующей его компенсацией после очередных поездок, т. е.

.

Возможность изменения продолжительности отдыха в основном депо широко используется при составлении именных расписаний с целью ликвидации случаев работы бригад более двух ночей подряд.

Ночной поездкой считается каждая поездка, рабочее время которой попадает в интервал местного времени от 1ч до 5ч утра.

Еженедельные выходные дни предоставляются бригаде равномерно в течение всего месяца и в любой из дней недели. Количество выходных дней в месяце равно количеству воскресных дней конкретного месяца.

Продолжительность выходного дня  после обслуживания предшествующей ему поездки нормируется как положенное время отдыха в основном депо с добавлением 24 ч, т. е.

=

КЗоТом разрешено предоставление бригадам спаренных выходных дней, если этого требуют местные условия. Нормируется продолжительность такого спаренного выходного, как =, и практикуется в депо с короткими плечами обслуживания, когда

Определение штата локомотивных бригад. Явочное количество локомотивных бригад, необходимых для поездной работы в грузовом движении,

,                                         (51)

где - число пар поездов в сутки;

,4 - число календарных суток в месяце;

 - рабочее время бригады за оборот, ч;

- среднемесячная норма рабочего времени, =173,2ч.

;

Списочное количество локомотивных бригад больше явочного на 13-14%,

,                                        (52)

где - коэффициент замещения отсутствующих, равный для локомотивных бригад 0,13÷0,14.

;

3.4 Организация ремонта локомотивов

Расчет программы и фронта ремонта для магистральных локомотивов. Для поддержания локомотивов в исправном состоянии, обеспечения устойчивой работы и повышения их надежности в эксплуатации, установлены следующие виды планово-предупредительного технического обслуживания и ремонта локомотивов:

Техническое обслуживание ТО-1, ТО-2, ТО-3 - для предупреждения появления неисправностей и поддержания локомотивов в работоспособном и надлежащем санитарно-гигиеническом состоянии, обеспечивающем его бесперебойную работу и безопасность движения.

Техническое обслуживание ТО-4 - для обточки бандажей колесных пар без выкатки из-под локомотивов с целью поддержания оптимальной величины проката.

Техническое обслуживание ТО-6, ТО-7, ТО-8 - для восстановления основных эксплуатационных характеристик и работоспособности локомотивов в соответствующих межремонтных периодах путем ревизии, ремонта и замены отдельных деталей, узлов и агрегатов, а также для частичной модернизации.

Капитальный ремонт КР-1 - для восстановления эксплуатационных характеристик, исправности и ресурса путем замены, ремонта изношенных и поврежденных агрегатов, узлов и деталей, а также модернизации.

Капитальный ремонт КР-2 - для восстановления эксплуатационных характеристик, исправности и полного ресурса всех агрегатов, узлов и деталей, включая базовые, полной замены проводов и кабелей.

Годовую программу ремонтов и технических обслуживаний магистральных локомотивов можно определить по следующим формулам:

;                           (53)

;                          (54)

;                           (55)

;                          (56)

;                          (57)

;                          (58)

.                          (59)

где - годовой пробег локомотивов, км;

- нормы пробегов между капитальными и текущими видам ремонтов и техническими обслуживаниями, км.

Капитальные ремонты второго объема:

;                   .

Капитальные ремонты первого объема:

;

.

Техническое обслуживание восьмого объема:

;

.

Техническое обслуживание седьмого объема:

;

.

Техническое обслуживание шестого объема:

;

.

Техническое обслуживание третьего объема:

Техническое обслуживание ТО-3 грузовым электровозам переменного тока не производится.

Таблица 7

Программа ремонтов локомотивного депо

Фронтом ремонта называется количество локомотивов, одновременно находящихся в ремонте:

,                                                   (60)

где -годовая программа данного вида технического обслуживания или ремонта;

-продолжительность данного вида технического обслуживания или ремонта;

Д- расчетное количество рабочих дней в году (для цеха ТО-3 Д=365 дней; для остальных - 260 дней).

;                ;

;              ;

;            .

Нахождение процента неисправных локомотивов. Процент неисправных локомотивов показывает состояние локомотивного парка и качество производимых ремонтов. Фронт ремонта рассчитывается с целью определения количества локомотивов, одновременно подвергающихся в течение суток всем видам ремонта и ожидание его, находящихся в процессе пересылки, подготовки к постановке в запас и резервах управления дороги.

Количество единиц подвижного состава, находящихся одновременно в данном виде ремонта или технического обслуживания в среднем за сутки определяется так:

,                                              (61)

где - программа данного ремонта или технического обслуживания;

- простой в ремонте или техническом обслуживании в сутках с учетом пересылки в недействующем состоянии;

-количество календарных суток расчетного периода.

Определим количество неисправных локомотивов, находящихся в деповских видах ремонта и технического обслуживания:

,

.

где - с индексами ТО-3, ТО-4, ТО-6, ТО-7, ТО-8, КР-2, КР-1 - среднесуточное количество локомотивов, находящихся на соответствующих видах ремонта и обслуживания;

- среднесуточное количество локомотивов, находящихся в неплановых ремонтах, подготовляемых в резерв дороги, запас.

=лок,

=лок.

Принимаем количество неплановых ремонтов локомотивов в год равным 20% от  и время нахождения в неплановом ремонте равным 0,25 сут.

Парк в распоряжении депо состоит из локомотивов, находящихся в эксплуатации, в ремонте и резерве управления дороги:

,                                  (62)

где - локомотивы, находящиеся в эксплуатации;

- локомотивы, находящиеся в ремонте, в том числе и капитальном;

=;                                 (63)

- локомотивы, находящиеся в резерве управления дороги (8÷10% от )

                             (64)

лок;

лок.

Парк локомотивов в распоряжении депо:

лок.

лок.

Деповской процент неисправных локомотивов:

%; %.

Среднесетевая норма неисправных локомотивов и моторвагонного подвижного состава на сети установлена: для электровозов - 3,5 %; электросекций - 3,0 %; тепловозов - 6,5 % и дизель-поездов- 6,8%. Процент неисправных локомотивов отражает техническое состояние всего парка, характеризует уровень организации ремонта и состояние ремонтной базы, а также степень надежности локомотивов. Показатель «процент неисправных локомотивов» относится к тем показателям, которые отражаются на величине фонда поощрения депо. Снижение процента неисправных локомотивов обеспечивается путем сокращения простоев в ремонтах в связи с внедрением механизации и автоматизации ремонтных процессов и повышения эксплуатационной надежности, в результате чего сокращаются неплановые ремонты. Снижение процента неисправных локомотивов ведет к сокращению потребности инвентарного парка локомотивов и в конечном итоге к повышению эффективности эксплуатации локомотивов и локомотивного хозяйства в целом.

Определение инвентарного парка

Инвентарный парк депо:

                (65)

где - число локомотивов, откомандированных в другие депо;

 - локомотивы запаса МТиК;

 - локомотивы, сданные в аренду.

;

Определение потребности в рабочей силе для выполнения деповского ремонта локомотивов. Расчет рабочей силы для производства технического обслуживания электровозов и тепловозов определяется по формуле:

, чел.                                       (66)

где - годовая программа ремонта i - того вида технического обслуживания;

 - норма выработки i - того вида технического обслуживания;

 - годовой фонд времени одного рабочего, равный 1880 ч/год;

 - коэффициент, учитывающий перевыполнение установленных норм (=1,08÷1,12).

Полученные данные сводим в таблицу 8.

Таблица 8

Потребность рабочей силы для выполнения деповского ремонта локомотивов

Расчет суточного расхода песка и дизельного топлива. Суточный расход песка поездными локомотивами определяется работой и нормами расхода песка:

                                          (67)

где - суточная выработка, ткм брутто;

- норма расхода песка на измеритель работы;

 - коэффициент, учитывающий, какая часть топлива берется с данного склада.

Суточный расход дизельного топлива определяется по формуле:

                              (68)

3.5 Проектирование зданий, сооружений депо

Выбор типа и размеров производственных помещений депо, оборудования участков и отделений. В общей сумме основных фондов железных дорог доля локомотивного хозяйства составляет более 11%, из которых 88% приходится на локомотивный парк, а остальные 12% - на сооружения и устройства, обеспечивающие обслуживание и содержание локомотивного парка в исправном и подготовленном к эксплуатации состоянии

К сооружениям и устройствам относятся ремонтные, испытательные, транспортные устройства и экипировочные сооружения. Устройства для технического обслуживания, текущего ремонта и экипировки локомотивов концентрируются в определенных пунктах (станциях) железнодорожных направлений и в комплексе со вспомогательными сооружениями (склады, служебно-бытовые здания, железнодорожные пути) и приписанными локомотивами образуют основные и оборотные локомотивные депо, пункты технического осмотра локомотивов и экипировки. К сооружениям и устройствам локомотивного хозяйства относятся также базы запаса локомотивов, дома отдыха локомотивных бригад, расположенные на станциях их смены и отдыха. Локомотивные депо разделяются по видам выполняемой работы на ремонтные, эксплуатационно-ремонтные, эксплуатационные [7, 8].

Основное локомотивное депо - наиболее крупное подразделение локомотивного хозяйства с обязательным приписным парком локомотивов. В нем выполняют установленные виды текущего ремонта и технического обслуживания локомотивов, комплектуют и готовят кадры локомотивных бригад, а также рабочих других профессий. В ведении начальников основных депо находятся экипировочные устройства и склады топлива, пункты мены локомотивных бригад и пункты технического обслуживания локомотивов.

Исходя из численности эксплуатируемого парка локомотивов и общего объема работы основные локомотивные депо по установленной МТиК балльности по оплате труда руководящих и инженерно-технических работников делятся на четыре группы: депо первой группы имеют свыше 300 баллов, второй - 135-300 баллов, третьей - 60-135 баллов, четвертой - до 60 баллов. Балльность депо определяется в соответствии с оценочной системой, принятой МТиК. Если в подчинении депо находятся оборотные депо, склады топлива, базы запаса локомотивов и другие подразделения, то группа депо может быть принята на единицу выше против установленной по нормативам.

Типы зданий депо. В последние годы получили наибольшее распространение прямоугольно-павильонные и прямоугольно-ступенчатые здания депо. Такая конструкция зданий позволяет использовать их при перспективном развитии - пристраиваются новые секции с последующими рядами павильона или ступенями.

Прямоугольно-павильонный тип здания имеет, наименьшую стоимость постройки, занимает сравнительно небольшую площадь, позволяет удобно расположить ремонтные стойла рядом с отделениями депо. Вследствие минимального периметра наружных стен и площади оконных проемов эксплуатационные расходы на содержание таких зданий, (отопление, текущий ремонт) значительно ниже по сравнению со зданиями других типов. Такие здания нельзя построить в стесненных условиях тяговой территории по ширине, кроме того, в средних секциях здания недостаточно естественного освещения и его дополняют люминесцентным.

Прямоугольно-ступенчатый тип здания представляет собой секции, смещенные относительно друг друга в продольном направлении. Секции располагаются с небольшим заходом одна за другую для свободных внутренних поперечных проездов и проходов. В зданиях такого типа хорошее естественное освещение цехов, оно занимает узкую площадь тяговой территории, но стоимость его постройки и эксплуатационные расходы выше по сравнению со зданием прямоугольно-павильонного типа. Основное локомотивное депо обычно проектируют унифицированным, что дает возможность, не изменяя габаритных размеров здания тепловозного депо, с наименьшими затратами реконструировать его в электровозное.

Размеры депо. При определении габаритных размеров стойловых участков необходимо составлять схемы расположения локомотивов или секций на ремонтных позициях в соответствии с принятым технологическим процессом, учитывая при этом установку необходимого оборудования, а также создания проходов и проездов в соответствии с требованиями техники безопасности.

В основу рекомендуемых норм габаритных размеров новых участков положены анализы производственных расчетов, а также ГОСТ 23837-79 и строительных норм и правил. Некоторые из этих требований приведены ниже: шаг строительных колонн 6м; ширина пролетов 24 и 30м; высота помещений от головки или отметки пола до низа несущих конструкций, кратная 0,6м.

Нормы размеров включают в свой состав: длину участков; ширину пролета; расстояние между осями смежных путей; расстояние от оси крайнего пути до внутренней поверхности продольные стены здания; высоту от головки рельсов до низа строительных конструкций; величину понижения полов участков ТО-3 и ТО-6.

Рекомендуемые нормы длин участков стойловой части предусматривают: ворота, для ввода локомотивов в цех - подъемные, оборудованные тепловыми завесами с автоматическим управлением; смотровые канавы из сборных железобетонных элементов; оборудование механизированных стоил.

Длина стойловых участков. В общем виде длина стойловых участков локомотивных и моторвагонных депо:

,                                          (69)

где - значение, зависящее от габаритных размеров локомотивов и его сборочных единиц, м;

С - постоянная величина, зависящая от видов ремонта, типов здания

и принятой технологии, м.

Рассмотрим развернутые формулы для определения длин стойловых участков стойловой части.

Участок ТО-3 и ТО-6

При установке двух локомотивов на одном пути с использованием механизированного стойла ремонта

                                            (70)

где  - длина участка между внутренними гранями торцовых стен, м;

 - величина перемещения локомотива для осмотра поверхности катания колесных пар, м.

;

.

Участок ТО-7

При установке на одном пути двух секций и ремонте локомотивов на механизированном стойле со сквозными путями

                                                (71)

где - длина одной секции локомотива (вагона), м.

;

Участок ТО-8

При четырех ремонтных позициях

                                         (72)

где - длина тележки, м.

;

.

Если не предусматривается поточный метод ремонта, то длину участка ТО-8 рекомендуется определять так:

для двухсекционных локомотивов

                                  (73)

;

для односекционных локомотивов

                                  (74)

;

.

где - сумма диаметров колесных пар локомотива, м.

Рекомендуемые нормы длин участков стойловой части локомотивных и моторвагонных депо при проектировании и строительстве новых зданий приведены соответственно в таблицу 9, 10.

Таблица 9

Нормы длин стойловых участков электровозных депо, м.

Таблица 10.

Нормы длин стойловых участков тепловозных депо, м.

Ширина участков стойловой части локомотивных депо. Ширина пролета складывается из расстояний между осями смежных путей и расстояний от оси крайнего пути до внутренней грани продольной стены депо.

Ширина пролета участка текущего ремонта ТО-8 определяется принятой организацией работ и общей компоновкой участка. Унифицированная ширина зданий участков нового строительства локомотивных и моторвагонных депо равна 24м с разбивкой по осям железнодорожных путей 5-7-7-5м.

Ширина здания участка текущего ремонта ТО-8 для всех серий локомотивов, электропоездов и дизель-поездов - 30м, с разбивкой но осям путей: для локомотивов 6,0-7,5-16,5м; для электропоездов 7-8-8-7м; для дизель-поездов 6-7,5-7,5-9м.

Высота участков стойловой части депо и грузоподъемность кранов. Расчет высоты производится из условия выполнения краном работ по снятию, постановке и транспортировке различных сборочных единиц локомотивов и моторовагонного подвижного состава, а также обеспечения безопасности людей, работающих на крыше локомотива (вагона). Управление кранами, установленными на стойловых участках, производится из кабины крановщика. Грузоподъемность кранов определяется в соответствии с принятой технологией ремонта и массой наиболее тяжелых обслуживаемых сборочных единиц. Массу и габаритные размеры основных сборочных единиц также необходимо знать при выборе транспортных средств, определении ширины проездов, площадей отделении, площадей мест складывания сборочных единиц, выборе параметров технологического оборудования, расчете габаритных размеров стойловых участков и т. д.

В целях создания удобств при осмотре и ремонте экипажной части локомотивов и моторвагонных поездов, а также обеспечении проезда электрокаров под ремонтными площадками механизированных стойл на участках ТО-3 и ТО-6 необходимо предусматривать понижение полов на 0,55-0,60м от уровня головки рельса. На участках ТО-7, ТО-8, ТО-4 и одиночной выкатки колесно-моторных блоков полы устанавливают на уровне головок рельсов.

Расчет количества стойл. В локомотивных и моторвагонных депо в зависимости от выполняемой работы по техническому обслуживанию и текущему ремонту локомотивов и моторвагонного подвижного состава строят специализированные стойла: для ТО-3, ТО-6, ТО-7, ТО-8, ТО-4, доделочных работ после ТО-8, для одиночной выкатки колесных пар и колесно-моторных блоков, обдувки и обмывки перед постановкой на обслуживание или в ремонт, окраски после ремонта, реостатных испытаний (тепловозные депо), формирования поезда (депо моторвагонного подвижного состава). Количество специализированных стойл для каждого вида текущего ремонта и технического обслуживания определяют в соответствии с годовой программой, продолжительностью простоя в каждом из них на специализированном стойле с организацией работ в депо. Для нашего эксплуатируемого парка локомотивов в соответствии с годовой программой достаточно на каждый вид ремонта и технического обслуживания иметь только одно стойло.

Участки и отделения депо. Технологический процесс участка ТО-8 для вновь строящихся депо, как правило, организуют по поточно-агрегатному методу. Участок проектируют на два пути, один из которых - сквозной длиной 108м, другой - тупиковый длиной на одну секцию локомотива. На сквозном пути размещают позиции поточной линии ремонта локомотивов с завышенным объемом. Ширина участка принимается равной 30м из условий размещения поточных линий ремонта сборочных единиц локомотивов (тележек, колесных пар, дизелей и т. д.).

Первую ремонтную позицию на сквозном пути и рабочее место на тупиковом оборудуют: смотровыми канавами; консольными электрифицированными домкратами общей грузоподъемностью 120т; колонками для слива трансформаторного и дизельного масла, топлива и охлаждающей воды; передвижными площадками для кузовных работ; комплектом пневматических и электрических приспособлений и инструментов для разборочных работ и др.

Смотровые канавы имеют освещение, канализацию, низковольтную линию для подключения переносных ламп и электрических приспособлений, воздухопроводы и др.

Остальные позиции на сквозном пути оборудуют высокими стационарными высокими стационарными платформами с локтевыми балками для подвески гайковертов, консольными кран-балками грузоподъемностью 0,5т, шкафами для инструмента и приспособлений и др. На последней позиции дополнительно к перечисленным устанавливаются колонки для заправки тепловозов дизельным маслом, топливом и водой, электровозов переменного тока - трансформаторным маслом. В локомотивном депо на участке ТО-8 устанавливаются мостовые краны грузоподъемностью 30/5 и 10т при высоте помещения 13,2м от головки рельсов до низа конструкций покрытия и 10, 15м до верхней грани подкранового рельса. Ширина участка ТО-8 равна 30м, при этом расстояние от стены до оси крайнего пути и между осями смежных путей равно соответственно 6,0-7,5-16,5м.

Размеры участка в плане определены из условия размещения на его площади, помимо ремонтных позиций, ремонтных отделений и переходящего запаса крупных сборочных единиц (тележек, дизелей, трансформаторов), требующих мостовых кранов большой грузоподъемности.

Площадь участков ТО-8 электровозных депо завышена против потребной, поэтому на их площади должны размещаться еще отделения мастерских, такие как электромашинное, колесное и т. д. Но при этом недоиспользуется высота участка [9, 10].

В депо электропоездов участок ТО-8 имеет ширину 30м и три пути. При стационарном методе ремонта на двух путях устанавливают по одной секции (вагона) для ремонта кузовов, оборудования и т. д., третий путь - для ремонта тележек. При поточно-агрегатном способе ремонта на пути устанавливают 4 вагона (позиции). Длины зданий участков рассчитываются по ранее приведенным формулам. Высота нового здания участка ТО-8 при мостовом кране грузоподъемностью 15/3 т для депо электропоездов и 30/5 т для депо дизель-поездов принимается равной 13,2м до низа конструкций покрытия и 10,15 м до верхней грани подкранового рельса.

На участке ТО-7 локомотивного депо размещают три пути: для производства ТО-7, одиночной выкатки колесно-моторного блока или колесной пары и для установки станка типа КЖ-20М по обточке бандажей колесных пар без выкатки их из-под локомотива. Расстояние между осями смежных путей 7м, а от оси крайнего пути до продольной стены - 5м. Длина участка определяется расчетом. На участке устанавливается мостовой кран грузоподъемностью 10 т, высота помещения от головки рельсов до низа конструкций покрытия 10,8м, до верхней грани подкранового рельса - 8,15м.

Ширина участка ТО-7 депо электропоездов равна 24м. На участке располагают три пути со специализированными стойлами: собственно ТО-7, стойло со станком для обточки бандажей колёсных пар без выкатки из-под вагона и стойло для неплановых ремонтов. Длина участка определяется расчетом. На участке устанавливают мостовой кран грузоподъемностью 10т при высоте от головки рельсов до низа конструкций покрытия 10,8м и до верхней грани подкранового рельса 8,15м.

Демонтажные, монтажные, ремонтные, обмывочно-очистительные, заправочные и подъемно-транспортные работы выполняют с помощью механизированных приспособлений и инструментов, входящих в комплекс механизированного стойла.

Специализированные стойла в локомотивном депо для ТО-6 и ТО-3 располагают на трех путях. Ширина здания 24м, а длина зависит от серии локомотива и определяется расчетом.

На участке устанавливают кран грузоподъемностью 2т при высоте 10,8м. Обслуживание и ремонт производят на механизированном стойле.

Длина участка ТО-6, ТО-3 электропоездов определяется расчетом, зависит от количества вагонов и серии электропоезда. Помещение участка имеет ширину 24м и три пути, из которых и заняты собственно ТО-6 и ТО-3, а на третьем формируют электропоезд после окончания ТО-8. Высоту помещения в ТО-6 и ТО-3 принимают равной 8,4м для электропоездов и 9,6м для дизель-поездов от головки рельсов до низа конструкций покрытия [11].

Техническое обслуживание ТО-2 поездных локомотивов и моторвагонного подвижного состава выполняется высококвалифицированными слесарями в пунктах технического обслуживания, как правило, крытых, оснащенных необходимым оборудованием, приспособлениями и инструментом, обеспеченным технологическим запасом деталей и материалов.

Пункты технического обслуживания моторвагонного подвижного состава должны иметь устройства для санитарно-гигиенической обработки вагонов. Стойла ТО-2 располагают на двух-трех путях (определяется расчетом); ширина здания соответветственно 18 или 24м, высота 7,2м до конструкций перекрытия, длина определяется расчетом в зависимости от серии локомотива и МТиК.

Отделения мастерских. В отделениях мастерских производится ремонт снимаемых с локомотивов и моторвагонных поездов при ТО-8, ТО-7, ТО-6 агрегатов, сборочных единиц и деталей в объеме, предусмотренном правилами ремонта. Мастерские должны работать на деповские кладовые, обеспечивая в них постоянные неснижаемые эксплуатационные и технологические запасы, позволяющие производить ремонт локомотивов и моторвагонных поездов по принципу взаимозаменяемости снимаемых узлов, что в свою очередь дает возможность сократить простой в ремонте, обеспечивая его высокое качество.

Технологические процессы в ремонтных мастерских должны приниматься в соответствии с действующими инструкциями и указаниями, применяемыми в практике локомотивных и моторвагонных депо. Номенклатура и количество устанавливаемого в мастерских оборудования должны приниматься согласно «Табелям основного, подъемно-транспортного, станочного и технологического оборудования, стендов приспособлений». Кроме того, в отделениях должна предусматриваться установка поточных и конвейерных линий, механизированных участков, позиций и рабочих мест.

Сводные данные рекомендуемых норм площадей отделений и участков мастерских, локомотивных и моторвагонных депо приведены в таблице 11, 12.

Таблица 11

Площади отделений и участков электровозного депо, м2

Высота отделений мастерских новых депо принимается в соответствии с требованиями технологического процесса и санитарными нормами проектирования промышленных предприятий.

Служебно-бытовой корпус. Вблизи производственного здания должен размещаться служебно-бытовой корпус длиной, как правило, 48м, шириной 18м в 2-4 этажа. Он должен соединиться с производственным зданием теплым коридором.

Планировка и определение необходимой площади вспомогательных помещений должны выполняться в соответствии со Строительными нормами и правилами промышленных предприятий, в зависимости от санитарной характеристики группы производственных процессов и числа обслуживаемых рабочих.

Таблица 12

Высота отделений мастерских и грузоподъемность кранов локомотивного депо

4. Сравнение технико-экономических показателей применения различных видов тяги на участке Тобол - Айтеке-би

.1 Эффективность применения электрической и тепловозной тяги

Одним из решающих технико-экономических преимуществ (электрической и тепловозной тяги) обусловивших полную замену ими паровой тяги, является высокий коэффициент использования энергоресурсов, т. е. коэффициент полезного действия (к.п.д.) электровозов и тепловозов. Он характеризуется отношением полезно использованной энергии ко всей затраченной энергии при работе локомотивов. У современных электровозов к.п.д. составляет около 0,85-0,90, а у тепловозов - 0,28-0,32 (самые совершенные паровозы имели к.п.д. 0,07-0,10). Однако эти показатели не отражают уровня использования первичных энергоресурсов от момента добычи топлива или производства электроэнергии на ТЭС, ГЭС или АЭС до их превращения в полезную работу по передвижению поездов.

Суммарный средний к.п.д. использования энергоресурсов при тепловозной тяге значительно ниже, чем при электрической тяге, и составляет в настоящее время около 0,20-0,22. Если бы не был осуществлен полный перевод железнодорожного транспорта на электрическую тягу, то он расходовал бы сейчас более половины добываемого в стране угля.

При прогрессивных видах тяги существенно возрастает пропускная и провозная способность железных дорог. Замена тепловозной тяги электрической на однопутных линиях при профиле средней трудности повышает пропускную способность на 10-20 %. На однопутных линиях с горным рельефом и небольшой долей перегонов с легким профилем электрическая тяга может дать прирост пропускной способности по сравнения с тепловозной 30-35 % и более.

Рост пропускной и провозной способности электрической тяги как более надежной по сравнению с тепловозной тягой происходят, во-первых, за счет увеличения массы поезда, что объясняется особенностью тяговых характеристик электровозов, мощность которых при небольших скоростях в условиях трудного профиля значительно повышается, у тепловозов же она постоянна в большом диапазоне скоростей; во-вторых, за счет увеличения ходовой и технической скоростей движения поезда, также участковой скорости, особенно на однопутных линиях.

В результате повышения массы и скорости движения поездов при электрической тяге существенно увеличивается производительность электровозов по сравнению с тепловозами. Она растет еще и потому, что электровозы могут работать на длинных тяговых плечах, совершая большие безостановочные рейсы, при которых значительно увеличивается время их полезной работы. Наибольший прирост производительности электровозов достигается в условиях трудного профиля пути, так как скорость движения электровоза на руководящем подъеме может почти вдвое превышать скорость движения тепловоза. Электровозы, кроме того, могут работать по системе многих единиц, т. е. сочленяться друг с другом при синхронном управлении ими с одного поста, что позволяет увеличить массу поезда в несколько раз.

Производительность труда работников локомотивного хозяйства при электрической тяге значительно выше, чем при тепловозной, а расходы по локомотивному хозяйству ниже. Это обусловливается более высокой производительностью электровозов по сравнению с тепловозами, а также значительным сокращением численности работников занятых на ремонте и техническом обслуживания электровозов. В сопоставимых условиях при одинаковом объеме перевозочной работы в тонно-километрах брутто стоимость ремонта электровозов примерно вдвое ниже, чем тепловозов, а технических обслуживания - в 3 раза меньше.

Вместе с тем при электрической тяге возникает потребность в дополнительном штате работников и дополнительных эксплуатационных расходах, которых нет в тепловозной тяге. К ним относятся расходы на содержание, ремонт и амортизацию контактной сети, тяговых подстанций и дистанций электроснабжения. Но эти расходы относительно невелики и составляют примерно 5 % себестоимости перевозок при электрической тяге. В целом внедрение электрической тяги вместо тепловозной сокращает эксплуатационный контингент работников на 20-З0 %. Затраты на топливо в денежном выражении при тепловозной тяге в сопоставимых условиях примерно в 1,5 раза больше затрат энергии при электрической тяге.

Применение электрической тяги позволяет осуществлять рекуперацию электроэнергии, т. е. возврат ее в электрическую сеть при движении поезда под уклон, когда тяговые двигатели работают как электрогенераторы. Экономия электроэнергии при этом достигает при тяжелом профиле 20-30 %, а при профиле средней трудности - 10-15 %. При рекуперации одновременно обеспечивается плавное торможение, уменьшается износ тормозных колодок и повышается безопасность движения поездов. Оборудование электровозов устройствами рекуперативного торможения несколько увеличивает их первоначальную стоимость, рекуперация оказывает также влияние на состояние ходовых частей вагонов и верхнего строения пути. Дополнительные затраты, связанные с этим влиянием, требуют дальнейшего изучения.

Прогрессивные виды тяги, особенно электрическая, характеризуются весьма высокой устойчивостью топливно-энергетического режима при температурных колебаниях по временам года. При паровой тяге, например, расход энергоресурсов в зимнее время возрастал на 20-30 %. Расход же электроэнергии и дизельного топлива повышается в среднем на 5 % (в редких случаях на 10-12 %), главным образом как следствие увеличения механической работы из-за роста основного сопротивления движению при низких температурах. Электрическая тяга позволяет использовать низкосортное дешевое топливо (уголь, сланцы и др.) при сжигании его на ТЭС и дешевую электроэнергию ГЭС. При тепловозной же тяге используется в основном дорогостоящее дизельное топливо.

Большой экономический эффект дает применение прогрессивных видов тяги на маневровой работе. Здесь существенны преимущества тепловозной тяги по сравнению с электрической. Применение тепловозов на маневрах по сравнению с обычными питающимися от контактной сети неаккумуляторными электровозами не требует дорогостоящего оборудования этой сети над всеми станционными путями в местах производства маневров.

Электрификация магистральных железных дорог, давая существенную экономию эксплуатационных расходов по сравнению с тепловозной тягой и сокращая время продвижения грузов и пассажиров, требует, однако, крупных капитальных вложений строительство тяговых подстанций и контактной сети. Кроме того, в сметную стоимость электрификации включается большое количество сопутствующих работ, которые технологически с внедрением электротяги не связаны, но нужны для повышения эффективности ее применения или для улучшения качества обслуживания пассажиров. К таким работам относят удлинение путей на станциях и раздельных пунктах, усиление верхнего строения пути, устройство автоблокировки и диспетчерской централизации, сооружение тоннелей, пешеходных мостов, пассажирских платформ и павильонов на станциях и некоторые другие работы. Такого рода работы при тепловозной тяге выполняются обычно по планам капитальных вложений других хозяйств железнодорожного транспорта и финансируются по отдельным сметам. Поэтому при сравнении эффективности вариантов тяги по капитальным вложениям затраты на сопутствующие работы должны либо исключаться из капитальных вложений в электрификацию, либо добавляться в том же объеме к капитальным затратам в тепловозную тягу. Доля сопутствующих капитальных затрат, не вызываемых специфическими особенностями электротяг составляет в среднем 20 % общей сметной стоимости, доля этих затрат повышает до 35-40 % и более, если в сметную стоимость включают крупные работы по удлинению приемо-отправочных путей, внедрению автоблокировки и диспетчерской централизации. Если же не учитывать сопутствующие и сопряженные затраты, связанные с электрификацией, то свыше 2/З всех остальных капитальных затрат приходится на строительство тяговых подстанций и сооружений контактной сети [12].

4.2 Расчет эксплуатационных расходов и себестоимости грузовых перевозок

Расчет себестоимости грузовых перевозок производится методом расходных ставок, расчет калькуляционных измерителей ведется на 1000 ткм нетто по следующим формулам

Вагоно-километры

Рассчитываются по формуле:

                                         (75)

где -коэффициент порожнего пробега;

Вагоно-часы

Рассчитываются по формуле:

                                   (76)

где -среднесуточный пробег вагонов км/сут;

Тонно-километры брутто вагонов

Определяем по формуле:

           (77)

Поездо-километры

Определяем по формуле:

                          (78)

Локомотиво-километры общего пробега

Определяем по формуле:

                 (79)

Локомотиво-километры линейного пробега

Определяем по формуле:

                    (80)

Локомотиво-часы

Определяем по формуле:

                     (81)

Бригадо-часы локомотивных бригад

Определяем по формуле:

                                       (82)

где к- коэффициент, учитывающий время вспомогательной работы локомотивной бригады.

Тонно-километры брутто вагонов и локомотивов

Определяем по формуле:

                             (83)

где Pл - сцепной вес локомотива.

Расход электроэнергии для поездных локомотивов на 1 локомотиво-км

Определяем по формуле:

                                              (84)

;    

Локомотиво-часы маневровой работы

Определяем по формуле:

                       (85)

где Нм-норма маневровой работы;

Количество грузовых отправок

Определяем по формуле:

                          (86)

Результаты расчета расходов на 1локомотиво-км брутто сведены в таблицу 13.

Расчет измерителей работы и расходов на 1локомотиво-км брутто

4.3 Расчет капитальных затрат и эффекта от электрификации участка

Число вагонов в составе поезда

Определяем по формуле

                                 (87)

Парк вагонов

Парк вагонов определяется по формуле

                    (88)

где SВ - среднесуточный пробег грузового вагона, км;

,07- Коэффициент, учитывающий долю вагонов, находящихся в ремонте и запасе.

Капитальные вложения в парк локомотивов и вагонов

Определяем по формуле

,                                   (89)

где ЦВ- оптовая цена вагона, 1094,4 тыс. тг;

Цл- оптовая цена тепловоза, 30369,6 тыс. тг; оптовая цена электровоза, 21258,72 тыс. тг.

Капитальные вложения в “грузовую массу на колесах”

Определяем по формуле

                                  (90)

где - цену 1 тонны груза принимаем равную 3840тг.

- 0,7, доля груза ускорение доставки, которой влияет на уменьшение оборотных средств;

Доходные поступления

Определяем по формуле

                                   (91)

где - средняя доходная ставка от перевозок , 4,03 тг.

Условное высвобождение рабочих

Определяем по формуле

,                            (92)

где Fэф - эффективный фонд времени, равный 2100ч.

Экономический эффект от создания и внедрения электровоза

Определяем по формуле

,                                              (93)

где  - сумме капитальных вложений в “грузовую массу на колесах” и вложений в парк локомотивов и вагонов.

4.4 Сферы экономически целесообразного применения электрической и тепловозной тяги

Многообразие природно-географических и эксплуатационно-технических условий, в которых осуществляются развитие и работа железнодорожного транспорта, позволяет наиболее экономично сочетать оба вида тяги с учетом их технико-экономических особенностей, т. е. устанавливать сферы эффективного применения электрической и тепловозной тяги без противопоставления их друг другу [15].

Определение сфер эффективного применения каждого вида тяги с экономической точки зрения представляет собой решение многовариантной задачи. Степень экономичности видов тяги зависит от множества условий и факторов. Важней из них являются: грузонапряженность с учетом перспективы ее роста, количество главных путей, степень трудности профиля пути, стоимость постоянных устройств снабжения, тип и стоимость локомотивов (электровозов и тепловозов), соотношение цен на топливо и электроэнергию во времени и по территориальным районам страны.

Чтобы установить сферу эффективного применения электрической и тепловозной тяги, нужно определить количественную зависимость стоимостных показателей от всех важнейших факторов и в первую очередь от грузонапряженности. Нужно учесть также различия в скоростях продвижения грузов и связанные с ними изменения стоимости грузовой массы в пути.

Характер изменения затрат в зависимости от главнейшего фактора - грузонапряженности Г (в миллионах тонно-километров на километр) - от исходной Г и до перспективной Г представлен на рисунках 4-8.

Капитальные вложения в постоянные устройства при электрической тяге  во много (10-15 раз) больше, чем при тепловозной тяге  (см. рис. 6), и с некоторой степенью условности могут быть приняты не зависящими от грузонапряженности.

Капитальные вложения в подвижной состав (локомотивы и вагоны) с учетом стоимости грузовой массы в пути при тепловозной тяге  больше, чем при электрической тяге  для любой грузонапряженности, причем с ростом последней разрыв увеличивается в пользу электрической тяги (см. рис. 7).

Общие капитальные вложения в постоянные устройства и подвижной состав при любой (в практически существующих диапазонах) грузонапряженности (малой, средней и большой) для электрической тяги намного больше, чем для тепловозной (см. рис. 8). Однако при очень большой грузонапряженности, находящейся в настоящее время за пределами реально достигнутой, дополнительные капитальные вложения в постоянные устройства при электрической тяге ( - ) могут быть полностью компенсированы экономией капитальных вложений в подвижкой состав по сравнению с тепловозной тягой ( - ). Равенство ( - )=( - ) будет характеризовать равновыгодность сравниваемых видов тяги по капитальным вложениям.

Эксплуатационные расходы при электрической тяге больше, чем при тепловозной при малой грузонапряженности, а при большой грузонапряженности, напротив, тепловозная тяга становится дороже электрической (см. рис. 9).

Рисунок 6. Зависимость капитальных вложений в постоянные устройства от грузонапряженности

Рисунок 7. Зависимость капитальных вложений в подвижной состав от грузонапряженности

Рисунок 8. Зависимость общих капитальных вложений от грузонапряженности

Рисунок 9. Зависимость эксплуатационных расходов от грузонапряженности

Точка пересечения линий на этом рисунке показывает критическую грузонапряженность, при которой сравниваемые виды тяги равновыгодны по эксплуатационным расходам. При грузонапряженности меньше критической “дешевле” применение тепловозной тяги, а при грузонапряженности больше критической - электрической тяги.

Окончательный вывод о степени экономичности сравниваемых видов тяги производится на основе аналитического или графического сопоставления приведенных затрат. Характер их изменения в зависимости от грузонапряженности  аналогичен изменению эксплуатационных расходов (см. рис. 10). Но при этом точка пересечения линий, характеризующая критическую грузонапряженность, смещается вправо, т. е. сфера эффективного применения тепловозной тяги несколько расширяется.

Рисунок 10. Зависимость приведенных затрат от грузонапряженности:- сфера тепловозной тяги; II - сфера электровозной тяги.

Расчеты показывают, что в среднесетевых условиях для однопутных линий или грузонапряженности до 10-15 млн. ткм/км и для двухпутных линий при грузонапряженности до 25-30 млн. ткм/км целесообразнее применять тепловозную тягу. При грузонапряженностях выше указанных становится целесообразным применение электрической тяги.

В конкретных условиях работы отдельных участков и железнодорожных линий критическая грузонапряженность может существенно отличаться от среднесетевой. Но общая тенденция на сети такова, что в сферу эффективного применения электрической тяги переходит все большее число линий с меньшей грузонапряженностью, т. е. критическая грузонапряженность уменьшается.

Для решения вопроса о сроках замены тепловозной тяги электрической на заданной конкретной линии необходимо знать средний темп прироста грузонапряженности за год до достижения критического (предельно выгодного для тепловозной тяги) ее значения. При относительно равномерном ежегодном темпе прироста грузонапряженности на перспективу t лет можно записать , откуда получим

                                           (94)

где ρг - средний прирост грузонапряженности линий за год в долях единицы по отношению к исходной грузонапряженности.

В результате расчетов по этой формуле решается вопрос об экономически целесообразных сроках перевода линии на электрическую тягу.

5. БЕЗОПАСНОСТЬ ТРУДА И ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ

5.1 Сопоставимый анализ источников шума локомотивов, используемых в обосновании выбора тяги на участке Тобол-Айтеке би. Влияние шума на здоровье человека

Устройства электроподвижного состава и тягового подвижного состава значительно отличаются друг от друга. Электровозы и электропоезда приводятся в движение тяговыми электродвигателями. Чтобы якоря двигателей начали вращаться, необходимо по их обмоткам провести электрический ток. Включают и выключают тяговые двигатели, а также регулируют ток электрическими аппаратами, установленными в кузове электровоза. Якоря тяговых двигателей, вращаясь, через передачу приводят в движение колесные пары локомотива. Одной из основных частей тепловоза же, является дизель, который превращает химическую энергию топлива в механическую и отдает ее тяговому электрическому генератору, вращая его якорь. Тяговый генератор превращает механическую энергию в электрическую и по кабелям передает ее тяговым электродвигателям. В свою очередь тяговые двигатели превращают электрическую энергию в механическую и вращают колесные пары тепловоза. Основным источником шума на ТПС является дизель, у которого уровень шума достигает 110 дБ.

Шум тепловозных дизелей оказывает вредное влияние на здоровье людей, ухудшает разборчивость сигналов и показаний приборов, что может привести к ошибочным действиям локомотивной бригады. Тепловозные дизели, как правило, входят в число наиболее шумных тепловозных механизмов и являются определяющими источниками шума в тепловозных секциях.

Эффективным методом снижения аэродинамического шума тепловозных дизелей является установка глушителей на впуске свежего заряда воздуха и выпуске отработавших газов. По принципу работы эти глушители делятся на активные (поглощающие звуковую энергию и превращающие ее в тепловую), реактивные (использующие принцип акустического фильтра, отражающего энергию звуковой пульсации) и комбинированные. Эффективным глушителем низкочастотного шума является турбина, работающая на выпускных газах.

На ряде турбокомпрессоров устанавливается грибковый глушитель активного типа, в котором используется эффект подавления звуковых волн высокой частоты при их многократном отражении от стенок с высоким коэффициентом поглощения. Корпус глушителя изготовлен из листовой стали. Внутренние поверхности покрыты поролоном. Уровень шума этот глушитель снижает на 14 дБ.

Шум, сопровождающий выпуск, является, в основном, результатом пульсирующего выхода газа в атмосферу. Значительной интенсивности достигают в нем составляющие, как низких частот, так и переменные высоких частот, образующиеся за счет дросселирования газа в выпускных окнах, клапанах и т. д. Для уменьшения шума выпускных газов на дизелях 2Д100, 14Д40, Д49 применяются глушители, состоящие из двух-четырех расширительных камер. При этом объем расширительной камеры такого глушителя должен быть не менее 20 объемов газа, выпускаемого одним цилиндром. Шумы механического происхождения в тепловозных дизелях снижаются уменьшением жесткости процесса сгорания, диаметрального зазора поршней и числа поршневых колец, улучшением качества смазывания, уменьшением максимального давления впрыскивания топлива и резкости отсечки, применением гидравлических компенсаторов зазоров в клапанах, устранением дисбаланса коленчатых валов и других быстровращающихся деталей, уменьшением различия в массах поршней и других поступательно движущихся масс.

Шум передается в кабину машиниста тепловоза тремя различными путями: по воздуху (аэродинамический шум), по конструкции в виде вибрации и косвенным путем (через внешнюю воздушную среду). Звукоизоляция кабин машиниста позволяет снизить в них шум до санитарных норм.

На тепловозах в качестве звукоизоляции используют материалы, которые обладают большим акустическим сопротивлением (дерево, пластики, органическое и силикатное стекло). Конструкции из таких материалов отражают звуковые волны, проникающие в кабину машиниста снаружи. Звукопоглощающие материалы (поролон, войлок, штапельное, капроновое и стекловолокно и др.) способно активно поглощать падающую на них звуковую энергию. Эти материалы широко используют в звукопоглощающих конструкциях на локомотивах [8, 21].

Шумом называют всякий неблагоприятно действующий на человека звук. Обычно шум является сочетанием звуков различной частоты и интенсивности. С физической точки зрения звук представляет собой механические колебания упругой среды. Звуковая волна характеризуется звуковым давлением p, Па, колебательной скоростью υ, м/с, интенсивностью І, Вт/м2, и частотой - числом колебаний в секунду f, Гц.

Звуковые колебания какой-либо среды возникают при нарушении ее стационарного состояния под воздействием возмущающей силы. Частицы среды начинают колебаться относительно положения равновесия, причем скорость этих колебаний значительно меньше скорости распространения звуковых волн, которая зависит от упругих свойств, температуры и плотности среды.

Во время звуковых колебаний в воздухе образуются области пониженного и повышенного давления, которые определяют звуковое давление.

Звуковым давлением называется разность между мгновенным значением полного давления и средним давлением в возмущенной среде.

При распространении звуковой волны в пространстве происходит перенос энергии. Количество переносимой энергии определяется интенсивность звука. Средний поток энергии в какой-либо точке среды в единицу времени, отнесенный к единицы площади поверхности, нормальной к направлению распространения волны, называется интенсивностью звука в данной точке.

Характеристикой источника шума служит звуковая мощность P, которая определяется общим количеством звуковой энергии, излучаемой источником шума в окружающее пространство за единицу времени.

Слуховой орган человека воспринимает в виде слышимого звука колебания упругой среды, имеющие частоту примерно от 20 до 20000 Гц, но наиболее важный слухового восприятия интервал от 45 до 10000 Гц.

Восприятие человеком звука зависит не только от его частоты, но и от интенсивности и звукового давления. Наименьшая интенсивность І0 и звуковое давление P0, которые воспринимает человек, называют порогом слышимости. Пороговые значения І0 и P0 зависят от частоты звука. При частоте 1000 Гц звуковое давление P0 =2*10-5 Па, І0=10-12Вт/м2. При звуковом давлении 2*102 Па и интенсивности звука 10 Вт/м2 возникают болевые ощущения (болевой порог). Между порогом слышимости и болевым порогом лежит область слышимости. Разница между болевым порогом и порогом слышимости очень велика. Чтобы не оперировать большими числами, ученый А. Г. Белл предложил использовать логарифмическую шкалу. Логарифмическая величина, характеризующая интенсивность шума или звука, получила название уровня интенсивности L шума или звука, которая измеряется в безразмерных единицах белах (Б): L=lg(І/ І0), где І - интенсивность звука в данной точке; І0 - интенсивность звука, соответствующая порогу слышимости.

Так как интенсивность звука пропорциональна квадрату звукового давления, то для уровня звукового давления можно записать:

=lg(/)=2 lg(/)                              (95)

Ухо человека реагирует на величину в 10 раз меньшую, чем бел, поэтому распространение получила единица децибел (дБ), равная 0,1 Б, тогда

= 20 lg(/)                                            (96)

Уровнями интенсивности шума обычно оперирует при выполнении акустических расчетов, а уровнями звукового давления - при измерении шума и оценке его воздействия на человека, так как наш орган слуха чувствителен не к интенсивности звука, а к среднеквадратичному давлению.

В таблице 14 приведены допустимые уровни звукового давления в октавных полосах частот и эквивалентные уровни звука в дБА.

Неблагоприятное действие шума на человека зависит не только от уровня звукового давления, но и от частотного диапазона шума, а также от равномерности воздействия в течение рабочего времени.

Каждый источник шума может быть представлен составляющими его тонами в виде зависимости уровней звукового давления от частоты (частотным спектром шума, или просто спектром). Спектры шумов могут быть линейчатыми (дискретными), сплошными и смешанными. Большинство источников шума на предприятиях имеют смешанный или сплошной спектр.

Широкополосные шумы имеют непрерывный спектр шириной более одной октавы, а в спектре тональных шумов слышатся отдельные тона.

По временным характеристикам шумы делятся на постоянные и непостоянные. Постоянным считается такой шум, уровень звука которого за 8-ми часовой рабочий день изменяется во времени не более чем на 5 дБА.

Таблица 14

Допустимые спектры уровней звука.

Непостоянные шумы, уровень звука которых изменяется за 8-ми часовой день более чем на 5 дБА, в свою очередь делятся на колеблющиеся во времени, прерывистые и импульсные (состоящие из сигналов длительностью менее 1с).

Субъективное восприятие шума человеком значительно отличается от описанных физических характеристик звука, так как слуховой орган неодинаково чувствителен к звукам различных частот. Звуки малой частоты человек воспринимает как менее громкие по сравнению со звуками большой частотой той же интенсивности. Поэтому для оценки субъективного ощущения громкости шума введено понятие уровня громкости, который отсчитывается от условного нулевого порога. Единицей уровня громкости является фон. Он соответствует разности уровней интенсивности в 1 Б эталонного звука при частоте 1000 Гц. Таким образом, на частоте 1000 Гц уровни громкости (в фонах) совпадают с уровнями звукового давления (в децибелах). Уровень громкости является физиологической характеристикой звуковых колебаний. С помощью специальных физиологических исследований были построены кривые равной громкости, по которым можно определить уровень громкости любого звука с заданным уровнем звукового давления.

Многочисленными исследованиями установлено, что шум является общебиологическим раздражителем и в определенных условиях может влиять на все органы и системы организма человека. Наиболее полно изучено влияние шума на слуховой орган человека. Интенсивный шум при ежедневном воздействии приводит к возникновению профессионального заболевания - тугоухости, основным симптомом которого является постепенная потеря слуха на оба уха, первоначально лежащая в области высоких частот (4000 Гц), с последующим распространением на более низкие частоты, определяющие способность воспринимать речь.

При очень большом звуковом давлении может произойти разрыв барабанной перепонки. Наиболее неблагоприятными для органа слуха является высокочастотный шум (1000…4000 Гц).

Кроме непосредственного воздействия на орган слуха шум влияет на различные отделы головного мозга, изменяя нормальные процессы высшей нервной деятельности. Это так называемое неспецифическое воздействие шума может возникнуть даже раньше, чем изменения в органе слуха. Характерными являются жалобы на повышенную утомляемость, общую слабость, раздражительность, апатию, ослабление памяти, потливость и т. п.

Исследованиями последних лет установлено, что под влиянием шума наступают изменения в органе зрения человека (снижается устойчивость ясного видения и острота зрения, изменяется чувствительность к различным цветам и др.) и вестибулярном аппарате; нарушаются функции желудочно-кишечного тракта; повышается внутричерепное давление; происходят нарушения в обменных процессах организма и т. п. [8].

В результате неблагоприятного воздействия шума на работающего человека происходит снижение производительности труда, увеличивается брак в работе, создаются предпосылки к возникновению несчастных случаев. Все это обусловливает большое оздоровительное и экономическое значение мероприятий по борьбе с шумом.

5.2 Нормирование шума, нормирование вредных производственных факторов в локомотивном хозяйстве

Уменьшение шумового воздействия подвижного состава является сложной задачей, решение которой связано с необходимостью проведения крупных технических мероприятий по усовершенствованию конструкции пути, локомотивов и вагонов, созданию шумопоглащающих экранов, установки глушителей. Снижение уровня шума на железнодорожном транспорте достигается проведением комплекса технических и организационных мероприятий, совпадающих с направлениями развития транспорта: замена звеньевого пути на бесстыковой, применение резиновых подрельсовых прокладок, борьба с волнообразным износом рельсов, оборудование маневровых тепловозов глушителями шума, внедрение на сортировочных станциях радиосвязи, замена тормозных башмаков на замедлители и другие мероприятия.

Мероприятия по ограничению шума в депо проводят по следующим основным направлениям:

устранение или ослабление шума и вибраций в источнике его возникновения путем совершенствования конструкции оборудования, изменения технологического процесса;

локализация шума и вибраций, звукоизоляция и звукопоглощение, виброизоляция и вибропоглощение;

замена оборудования менее шумным, рациональное размещение источников шума и планирование времени работы оборудования;

применение средств индивидуальной защиты.

Примером ликвидации шума в его источнике может служить замена таких ударных процессов, как пневматическая клепка и рубка, сваркой и резкой. Взамен рубки пневматическими зубилами применяют воздушную электродуговую резку металла. Металлические детали заменяют деталями из менее звучных материалов (пластмасс, текстолита и др.). Например, на металлорежущих станках широкое распространение получили шестерни, изготовленные из полимерных материалов. Точная сборка, сокращение зазоров в сочленяемых деталях, тщательное статическое и динамическое уравновешивание движущихся деталей, достаточное смазывание их уменьшают энергию соударения и динамических сил и тем самым устраняют или уменьшают вибрацию и шум.

Работы со значительным шумообразованием (обдувку тяговых электродвигателей и электроаппаратуры, испытания воздуходувок, компрессоров, паровоздушных насосов, очистку дымогарных и жаровых труб) следует выполнять в отдельных звукоизолированных помещениях.

В некоторых локомотивных депо не представляется возможным площадку для реостатных испытаний тепловозов удалить от служебных и жилых помещений на требуемое Санитарными нормами расстояние. В этом случае для ослабления шума в прилегающем районе устраивают акустические экраны, которые могут быть выполнены в виде односторонней кирпичной стены размерами: высота 8м, длина 45-48м на расстоянии примерно 3м от тепловоза. Сторону стены, обращенную к тепловозу, целесообразно облицевать облегченными кирпичом со щелевыми прорезями наружу. Вокруг площадки также рекомендуется создать зеленую шумозащитную зону (шириной не менее 10м), высадив кустарник, густолистые и хвойные деревья [21].

Снижение шума от вентиляционных систем можно обеспечить за счет установки электродвигателя и вентилятора на виброопоры, применение глушителей шума, использования трубопроводов со звукопоглощающими материалами. Для снижения шума от вентилятора, как правило, используют активные глушители с прямоточным или разделенным потоком воздуха. Звукопоглощающую способность кожуха определяют по формуле:

,                                             (97)

где -коэффициент звукопоглощения материала облицовки глушителя; П- периметр свободного сечения канала, м; S-площадь свободного сечения канала, м2; l-длина облицовочной части, м.

В качестве шумопоглащающих материалов в глушителях используют стекловолокон (=0,8), керамику (=1,3), капроновое волокно (=1,5), пенопласт (=0,9) и др.

Эффективным средством снижения шума от технологического оборудования являются звукоизолирующие кожуха. Они могут закрыть либо все оборудование, либо только его узлы, излучающие шум. В качестве материалов для изготовления кожухов могут быть использованы сталь, дерево, пластмасса; звукоизолирующую способность кожуха определяют по формуле:

,                                    (98)

где LСТ - звукоизолирующая способность стенок кожуха, дБ; (, здесь f - частота звука, Гц; m - поверхностная плотность материала, кг/м2;  - величина поправки, зависящая от конструкции кожуха); α - коэффициент звукопоглощения материала кожуха.

Рисунок 11. Звукоизолирующий кожух над электродвигателем

Загрязнение атмосферы пылью и аэрозолями, величина которых в воздухе ежегодно увеличивается, оказывает отрицательное влияние на окружающую среду и климат. Это обусловлено тем, что пыль и аэрозоли в воздухе изменяют величину коэффициента поглощения солнечной радиации, ее рассеивание, направление потоков. Пыль и аэрозоли, вступая в контакт с влагой атмосферы, образуют смог.

Так как, тепловозы являются передвижными источниками загрязнения атмосферы, нормативы ПДВ для них не устанавливаются, а нормируются только выбросы вредных веществ.

Действие загрязнений на людей зависит: от химического состава вредных веществ, их концентрации в воздухе, в воде, пище; продолжительности действия аккумуляции их органами человека. Наиболее опасные вещества, воздействующие на органы человека и кровь.

Такие вещества, как свинец, ртуть, ароматические углеводороды накапливаются в организме и не выводятся из органов человека. Окись углерода, азота, серы, ароматические углеводороды негативно воздействуют на центральную нервную систему, органы дыхания, систему кровообращения. Сернистый ангидрид действует на печень, органы зрения. Раздражающее действие на верхние дыхательные пути объясняется поглощением сернистого ангидрида влажной поверхностью слизистых оболочек и образованием в них кислот. Он нарушает белковый обмен и ферментативные процессы, вызывает раздражение глаз, кашель [21].

Ароматические углеводороды, органическая пыль могут привести к аллергическим заболеваниям. Хром, никель, бенз(а)пирен, синтетические смолы обладают канцерогенными свойствами, могут вызывать заболевания органов дыхания. Масляный аэрозоль вызывает хронические отравления. Бенз(а)пирен - один из наиболее сильных и стойких полициклических ароматических углеводородов.

С целью недопущения отрицательного воздействия на организм и состояние человека установлены предельно-допустимые концентрации (ПДК) в воздухе производственных помещений и в атмосферном воздухе.

В таблицах 15 и 16 приведены ПДК веществ, наиболее распространенных на транспорте.

Таблица 15

Предельно допустимые концентрации вредных веществ в воздухе рабочей зоны, выделяемые при эксплуатации, обслуживании и ремонте транспортных средств.

Таблица 16

Предельно допустимые концентрации вредных веществ в атмосферном воздухе населенных пунктов.

5.3 Оценить экологичность тепловозного дизеля используемого в обосновании выбора тяги на участке Тобол-Айтеке би

Массу любого токсичного компонента, выделяемого двигателем в единицу времени, можно вычислить, зная объемную концентрацию данного компонента в отработавших газах (ОГ). Массовое mi содержание i - го компонента, определяемое на основании данных о его концентрации, выражается уравнением:

mi =, кг/ч,                                        (99)

где -массовый расход отработавших газов, кг/ч;

 - концентрация i-го компонента в ОГ в % по объему (CCO, СNOx и др.);

- плотность i-го компонента, кг/м3;

- плотность ОГ, кг/м3.

В то же время для дизеля:

, кг/ч,                           (100)

Для бензинового двигателя можно принять:

=15*, кг/ч,                                      (101)

где -массовый расход топлива двигателем, кг/ч,

-суммарный коэффициент избытка воздуха;

- теоретически необходимое количество воздуха для полного сгорания 1кг топлива, кг/кг.

Для дизельного топлива =14,45кг/кг, для бензина =14,96кг/кг.

=, кг/ч,                                         (102)

где -удельный эффективный расход топлива, кг/(кВт*ч);

- эффективная мощность двигателя, кВт.

Удельную массовую интенсивность выхлопа i-го компонента на единицу мощности двигателя определяется по формуле:

 , г/(кВт*ч)                                    (103)

Решение: Тепловозный двухтактный дизель типа 10Д100, развивая мощность 2206 кВт, выбрасывает отработавшие газы, в составе которых содержание в % по объему CCO=0.25%, =0.035%.

При этом =2.86, be=0.228 кг/(кВт*ч).

,

Найдем массу ОГ:

Массовый выброс ВВ составит:

Удельная массовая интенсивность выхлопа указанных компонентов на единицу мощности двигателя составит:

Тепловозный четырехтактный дизель типа FDL-16, развивая мощность 2650 кВт, выбрасывает отработавшие газы, в составе которых содержание в % по объему CCO=0.19%, =0.015%.

При этом =1,86÷2,1, be=0.218 кг/(кВт*ч).

,

Найдем массу ОГ:

Массовый выброс ВВ составит:

Удельная массовая интенсивность выхлопа указанных компонентов на единицу мощности двигателя составит:

По результатам расчета видно, что выброс отработавших газов в атмосферу тепловозного дизеля 10Д100 значительно выше дизеля модернизированного тепловоза ТЭ10МGE. Проведенные медицинские обследования локомотивных бригад электровозов и тепловозов показали, что уровень заболеваемости машинистов тепловозов значительно выше, чем машинистов электровозов. С учетом того, что характер трудового процесса машинистов примерно одинаков, разницу в уровне заболеваемости можно объяснить, в основном, различиями в степени загрязнения воздушной среды в рабочей зоне химическими веществами. Таким образом, если участок Тобол-Айтеке-би электрифицировать, то можно решить сразу несколько проблем: уменьшить загрязнения атмосферы, улучшить состояние здоровья рабочих и т. д. [8].

Заключение

В будущем электрическая железная дорога вместе с энергоснабжением будет единой системой с управлением из единого центра всем перевозочным процессом и режимами энергоснабжения. Такое управление, основанное на широком применении счетно-решающих устройств, значительно увеличит экономическую эффективность электрификации железных дорог и прилегающих районов.

В результате глобальной электрификации ожидаемая себестоимость перевозок на грузонапряженных направлениях уменьшится на 25 %. Это создаст предпосылки для снижения тарифов на перевозки, что положительно повлияет на развитие экономики данного региона страны.

Электрификация дороги позволит решить проблемы и с локомотивным парком. В частности, представится возможность высвободить тепловозный парк, списать выработавшие свой ресурс локомотивы серии 2ТЭ10.

Электрический локомотив - экологически более чистый, чем работающий на жидком топливе тепловоз, загрязняющий окружающую среду отработавшими газами и маслом. И это особенно важно для Казахстана с ее ограниченными возможностями использования современных средств контроля выбросов и регулировки двигателей внутреннего сгорания.

Таким образом, электрификация грузонапряженных линий позволит комплексно решить наболевшие проблемы, вывести ее на новый технико-экономический уровень.

Список использованной литературы

<http://www.zdmira.com/>

1. Локомотивное хозяйство. Под ред. С.Я. Айзинбуда. М.: Транспорт, 2006. 263 с.

2. Папченко С.И. Локомотивное хозяйство. Пособие к дипломному проектированию. М.: Транспорт, 2008г. 193 с.

3. Тепловозное хозяйство. Под ред. Крюгера П.К., Айзинбуда С.Я. М.: Транспорт, 2000, 255 с.

4. Методические указания по дипломному проектированию тепловозных депо. Ташкент, ТашИИТ, 2005г.

5. Пойда А.А., Хуторянский Н.М., Кононов В.Е. Тепловозы: механическое оборудование, устройство и ремонт. М.: Транспорт, 2003, 320 с.

6. Омаров А.Д. и др. Инженерные решения по безопасности труда на транспорте. Алматы, 2003г., 348 с.

7. Омаров А.Д. и др. Экологическая безопасность на транспорте. Алматы, 2009 г.352 с.

8. Парамзин В.П. Основные показатели производственно-финансовой деятельности локомотивного депо. Мет. указания к выполнению экономической части дипломного проекта. Алматы, АлИИТ, 2006, 11с

9. Технико-экономические показатели эксплуатационной работы железных дорог: справочник/ И. А. Сметанин, Н. В. Ежова, В. Н. Шленский и др. М.: Транспорт, 2007. 98 с.

10.Справочник по экономической оценке показателей эксплуатационной работы Республиканского государственного предприятия «Казахстан темир жолы», М Т и К РК, Астана, 2005г. 41 с.

11.Управление эксплуатационной работой и качеством перевозок на железнодорожном транспорте / Под ред. Грунтова П.С. - М.: Транспорт, 2008г. 234 с.

12.Кочнев Ф.П., Сотников И.Б. Управление эксплуатационной работой железных дорог. - М.: Транспорт, 2006г. 65 с.

13.Типовой технологический процесс работы сортировочной станции. - М.: Транспорт, 2008г. 98 с.

14.Акулиничев В.М., Кудрявцев В.А., Корешков А.Н.. Математические методы в эксплуатации железных дорог. - М.: Транспорт, 1981г. 221 с.

15.Широков А.П. Математические модели и методы в управлении транспортными системами. Учебно-методическое пособие. Часть 1: Математическая статистика и методы оптимизации - Хабаровск: ДВГУПС, 1999г. 363 с.

16.Типовые нормы времени на маневровые работы, выполняемые на железнодорожном транспорте. - М.: Транспорт,1987г. 56 с.

17.И.Б.Сотников. Эксплуатация железных дорог в примерах и задачах. Учебное пособие для техникумов и высших учебных заведений-4-е издание, переработки и дополнение. М.: Транспорт, 1984г. 224 с.

18.И.Д.Антонюк, В.Г.Орлов, А.В.Самсонов, Справочная книга начальника станции. М.: Транспорт, 1996г. 379 с.

19.Справочник эксплуатационника / Под ред. Н.А. Гундобина. - М.: Транспорт, 2001. - 704 с.

20.Охрана труда на железнодорожном транспорте: Справочная книга / Крутяков В.С., Левицкий А.Л., Сибаров Ю.Г. и др. - М.: Транспорт, 2007. - 312 с.

21.Каретников А.Д., Воробьев Н.А. График движения поездов. - М.: Транспорт, 2009. - 301 с.

22.Б.И. Петроканский, Статистический учет и анализ работы отделения дороги. М.: Транспорт, 1994 г. 220 с.

23.Методические положения по раздельному учету наличия, состояния, использования и дислокации вагонных парков по категориям их принадлежности и система оценки вагонных парков через количественные и качественные показатели. Москва 2001г.

24.Инструкция по учету выполнения графика движения пассажирских и грузовых поездов Формы ДО-12. Астана, 2004г.

25.Управление планирования и нормирования перевозочного процесса. Алматы, 2007г.

26.Управление эксплуатационной работой и качеством перевозок на железнодорожном транспорте: Учебник для вузов/П.С. Грунтов, Ю.В. Дьяков, А.М. Макарочкин. М. Транспорт, 2004г. 543 с.

27.Каретников А.Д., График движения поездов. - М.: Транспорт, 2000. - 165 с.

28.Типовой технологический процесс работы грузовой станции / Утвержден 22.09.88. - М.: Транспорт, 2009. - 215 с.

29.Типовой технологический процесс работы станции. - М.: Транспорт, 2000г. 158 с.